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認證與分類 

北美危險區域標準和認證

關於危險位置設備的檢定、安裝及檢查的北美系統包括以下要素:

安裝法則
-如NEC, CEC
標準開發組織(SDO)
-如UL、CSA、FM
國家認證實驗室(NRTL)
-第三方證明者,如ARL、CSA
ETI、FM、ITSNA、MET、UL
檢驗機構
-如OSHA、IAEI、USCG

 

CENELEC成員國:

奧地利       比利時             塞浦路斯               捷克
丹麥           愛沙尼亞         芬蘭                        法國
德國           希臘                  匈牙利                    冰島
愛爾蘭       意大利             拉脫維亞               立陶宛
盧森堡       馬耳他             荷蘭                        挪威
波蘭           葡萄牙              斯洛伐克               斯洛文尼亞
西班牙       瑞典                  瑞士                       英國

 

ATEX
ATEX=爆炸性空氣

 

自2003年7月起已經成為法律的歐

洲 指 令 有 兩 個 , 它 們 詳 細 規 定 了制 造 商 和 用 戶 在 危 險 區 域 設 計 和使用設備的責任。


ATEX指令就爆炸性空氣問題分別對雇主和制造商制定了最小規定。雇主的責任是進行爆炸風險評估並采取必要措施消除或降低風險。
ATEX指令94/9/EC條款100A條款100a描述了制造商的責任:
• 對即將在潛在爆炸性空氣環境中使用的設備和安全系統(如氣體探測器)的要求。
• 為了設備和安全系統(如控制器)的安全運行,對於不準備在潛在爆炸性空氣環境中使用的安全和控制設備的要求。
• 將設備組分類。
• 基本衛生與安全要求(EHSR)。與設備/系統的設計和構建相關。為了與ATEX指令相符合,設備必須:
• 顯示CE標誌。
• 具備必要的危險區域認證。
• 符合經認證的性能標準,如關於易燃氣體探測器的EN 61779-1:2000。


設備標誌


 ATEX指令1992/92/EC條款137條款137描述了雇主責任。新工廠從2003年7月起必須遵循。現有工廠從2006年7月起必須遵循。在英國,該指令(也就是所謂的“Use”指令)由衛生安全局(HSE)完成,作為2002年的危險物質和爆炸性空氣條例(DSEAR)。

爆炸風險評估
雇主必須進行風險評估,包括:
1. 爆炸性空氣的可能性
2. 火源的可能性設備類型
3. 易燃性物質的性質氣體組別、著火溫度(額定溫度)、氣體、蒸   汽、煙霧和粉塵
4. 爆炸的影響範圍人員、裝置、環境

爆炸性空氣警告符號
雇主必須在可能形成爆炸性空氣的場所的進口點標註醒目的符號:

 

雇主在執行爆炸風險評估時必須制定防爆炸文件,證明下列事項:
• 已經確定並評估了爆炸風險的場所
• 將采取措施確保符合規定的場所
• 已經被分區的場所
• 將采用最少要求的場所
• 在應有安全的情況下對工作場所和設備進
行了設計、操作及維護
雇主可將現行爆炸風險評估和根據其他委員會法令所做出的文件或等效報告結合起來。雇主必須對這些文件進行修訂,包括做出有效修改、擴展或轉換等。

區域分類
在一個工廠或工業場所內,並不是所有的區域都被認為是同等危險的。例如,地下煤礦總被認為是最危險的區域,因為其中總存在一些甲烷。另一方面,若在一個工廠內,自儲存箱偶爾會存放一些甲烷,那麽,我們只能認為在這個工廠的儲存箱周圍區域或任何相連管道系統中存在潛在危險。在這樣的例子中,只需要在那些“可合理”預見到可能發生氣體泄漏的區域采取預防措施。

所以,為了對這個行業進行規範的控制,人們已經根據所觀察到的危險可能性將之分類為區域(或“區”)。所分類出來的三個區分別為:

ZONE 0
爆炸性氣體/空氣混合物持續存在或長期存在的區域

ZONE 1
在裝置正常操作的情況下可能產生爆炸性氣體/空氣混合物的區域

ZONE 2
正常操作情況下不太可能產生爆炸性氣體/空氣混合物的區域

在北美,最常用的分類(NEC500)通常包含兩個級別,即所謂的“部分”。第1部分等同於歐洲的0區和1區的結合,而第2部分則大致相當於歐洲的2區。



設備設計


為確保電氣設備在易燃空氣中的安全操作,現在,已經推出了幾種設計標準。生產用於危險區域的設備的制造商必須遵循這些設計標準,這些設計標準還必須經過認證,符合與其用途相適應的標準。同樣,用戶也需負責確保在危險區域只使用設計正確的設備。

對於氣體探測設備而言,最廣泛使用的兩種電氣安全設計級別是“防火”(有時稱為“防爆”,識別符號為Ex d)與“內在安全”,符號為Ex i。防火設備的設計標準是:其機殼足夠的堅固,經得起其內部的易燃氣體爆炸,而不遭受任何損傷。設備內部任何爆炸性燃料/空氣混合物的意外著火都可能導致這樣的爆炸。所以,必須計算出防火箱或防火盒上任何間隙的尺寸(如一個法蘭接頭),以防止火焰穿過間隙蔓延到外部空氣中。內部安全設備的設計標準是:設備和與之互聯的接線的最大內部能量始終保持在著火(當內部存在故障或任何相連設備存在故障時,火花或加熱效應可能會引起著火)所需的能量之下。內部安全防護有兩種類型。較高級別的為Ex ia,同時適用於0、1和2區,另一個則適用於區域1和2。防火設備則只能在區域1或區域2中使用。

增加性安全(Ex e)是一種保護方法,在這種方法中,應用了附加程序,為電氣設備提供了附加安全。它適用於這樣的設備,即設備的任何部分在正常操作下都不會產生火花或電弧或超過限制溫度。另外一個標準,封裝(Ex m)是通過封裝各種成分或整個電路達到安全的一種手段。現在在市場上可買到一些產品,它們通過結合各單獨部分的安全設計而獲得安全認證。如終端室的安全設計使用Ex e,電路機殼使用Ex i,封裝的電子元件使用Ex m,而可能含有危險氣體的室則使用Ex d。




危險區域設計標準


 最新標準中未使用Ex s,但早期設備仍在使用Ex s。

設備分類
作為選擇在不同環境狀態中能夠安全使用的設備的幫助手段,現在廣泛使用兩種標示,設備組和溫度分類來定義設備的局限性。

如歐洲電氣標準委員會(即歐洲電工標準化委員會或CENELEC)EN50014號標準所定義,用於潛在爆炸性空氣中的設備分為兩個設備組:
組1用於存在沼氣(甲烷)可能性的礦井
組2用於除組1之外的,其他具有潛在爆炸性空氣的場所組2明顯覆蓋了各種潛在爆炸性空氣,包含了多種形成了各種等級的危險的氣體或蒸汽。所以,為了在用於特殊氣體或蒸汽時更清楚的分離所要求的不同設計性質,組2的氣體又被進一步劃分,具體情況如表中所示。由於乙炔通常被認為是很不穩定的,所以,盡管它也包含在組2的氣體中,但卻被單獨列出。歐洲標準EN50014中還包含了一個更廣泛的氣體清單。

在氣體或氣體混合物的探測設備的選擇上,安全設備的溫度級別也是很重要的。(在混合氣體中,最好采用所有混合氣體中“最壞的情況”)。溫度分類以一臺設備所能允許的最高表面溫度為標準。這是為了確保不超過設備可能接觸到的氣體或蒸汽的著火溫度。

範圍從T1(450°C)變化到T6(85°C)。合格設備是經其所能使用的限定氣體或蒸汽測試的。設備組和溫度分類都會在安全合格證及設備自身上表示出來。

北美及IEC在其溫度或T-法則上是一致的。然而,與IEC不同,北美則包括增值,如下頁所示。

溫度級別

 

 

設備組

 

 

機殼的進口保護

現在,編碼分類已經廣泛用於指示機殼防止液體與固體物質進入的防護等級。該分類還包括了對人員的保護,保護人員不與機殼內任何帶電部件或運動部件接觸。應記住的是,這是對危險區域內所用電氣設備防護分類的補充,而不是替換。

在歐洲,用於指示進口保護的標誌包含了字母IP,後面跟隨這兩個“特征數”,特征數用於表示防護級別。第一個數字指示了防止人員與內部帶電或運動部件接觸的防護級別,而第二個數字則表示了機殼防水進入的防護級別。例如,一個等級為IP65的機殼完全防止了人員與帶電或運動部件的接觸,粉塵的進入,還防止了水噴灑或噴射的進入這就適用於和氣體探測設備,如控制器等一起使用,但應采取措施確保電子設備充分冷卻。兩個數字的IP等級是一個較短的形式,它在英國使用的更普遍。完全的國際版本在IP之後使用了3個數字,而不是兩個,如“IP653”。第三個數字代表了防沖擊。這些數字的意義在下表中給出。

 

 

IP codes (IEC / EN 60529)

 

在北美,機殼是按NEMA系統分類的。下表約略的對NEMA等級與IP等級進行了比較。

安全完整性水平 (SIL)


合格證從本質上與一種產品在其工作環境內的安全性是密切相關的,即它本身不會造成
危險。合格驗證程序(尤其是在歐洲,帶有關於安全相關設備的ATEX標準的介紹)現在
也轉移到包括產品的測量/實際性能等。通過與在需要時能發揮安全作用的產品的安全
性相聯系,SIL補充了安全標準的範圍(參考:IEC 61508 制造商要求)。因為安裝設
計者和操作者必須設計並記錄其安全儀表系統(參考:IEC61511用戶要求),故對此的
需求正越來越多。
根據IEC61508,已經開發出一些適用於特定類型設備的個別標準。與氣體探測設備相關
的標準是EN50402:2005探測與測量易燃性或毒性氣體或蒸汽或氧氣的電氣設備。



對固定氣體探測系統功能安全的要求
安全管理與降低風險有關。所有的作業都具有風險因素。安全管理的目的是為了將風險降低到0%。但這實際上是不太可能的,所以就設置了一個可接受的風險水平-即可合理可實現的低水平。安全的裝置設計和規格是主要的風險降低因素。安全的操作程序則進一步降低風險,因其執行了一個綜合維護制度。E/E/PES(電氣/電子/可編程的電子系統)是事故預防的防禦底線。SIL是對E/E/PES的安全性能的一種可變措施。在典型應用中,這涉及到-F&G系統、探測器、邏輯分解器及安全開動/通知。

眾所周知,所有設備都會產生故障。關鍵的問題就是要有能力在故障發生時探測到故障並能采取適當措施。在一些系統中,冗余可用於保持一項功能。在另外一些系統中,應用自檢也可以達到同樣的效果。主要的設計目的就是為了避免不能探測到阻礙系統執行其安全功能的故障這樣的情況。在可靠性和安全性之間有一個關鍵的區別。看上去可靠的產品可能含有隱含的故障,然而,一臺看起來表現出很多故障的設備卻可能是更安全的,因為後者從不/很少出現無法執行其安全功能或顯示其無法執行安全功能的狀態。已定義的SIL有4個水平。一般而言,SIL水平越高,所能調節的故障模式的數量也越多。對於消防和氣體系統而言,其水平是用“無法立即響應執行所要求的功能的平均概率”來定義的。



當前很多消防和氣體探測產品在引入SIL之前很久就已經被設計了,所以,在個別評估時,它們只能符合較低的SIL等級或不符合SIL等級。這個問題可以通過縮短安全試驗的間隔或在系統中並入不同系統(並因此消除普通模式故障)以增加有效的SIL等級等技術來克服。對於一個要達到一個限定SIL的安全系統而言,其平均PFD總和必須考慮。



關於SIL2
PDF(傳感器)+PFD(分解器)+PDF(促動器)< 1x10-2

對安裝所必須的SIL的選擇必須與工藝設計本身的內部安全管理水平結合起來。不能將E/E/PES看作主要的安全系統。設計、操作和維護是任何工業工藝的安全的最重要的組合。

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