在全球範圍內，隨著技術的廣泛應用和越來越先進，關鍵過程控製設備的關注點正在發生變化。

　　傳chuan感gan器qi遍bian布bu於yu我wo們men的de生sheng活huo中zhong。從cong我wo們men的de家jia具ju到dao把ba我wo們men從cong一yi處chu運yun送song到dao另ling一yi處chu的de汽qi車che，再zai到dao檢jian測ce工gong業ye流liu程cheng的de自zi動dong化hua設she備bei和he控kong製zhi係xi統tong
，傳chuan感gan器qi無wu處chu不bu在zai。然而，就像大多數元件一樣，它們是整體的一部分，係統中的元件越來越複雜。當時用於危險環境中時，需要對應用有一個全麵的了解以及嚴格的選型。

　　AmericanSensorTechnologies公司的商業發展副總裁KarmjitSidhu評述說：對於危險環境，有很多因素需要考慮，在這些危險環境下安全地使用傳感器變成了一種很難卻又必做之事。RockwellAutomation公司的T哣認證的功能安全專家ArtPietrzyk補充道：“我們正在降低危險係數，但是危險仍舊是危險。改變的隻是我們所采取的安全措施。精密的儀器和更統一的標準給安全帶來新的轉機。”

　　危wei險xian環huan境jing用yong傳chuan感gan器qi包bao括kuo在zai很hen多duo應ying用yong場chang合he下xia以yi不bu同tong方fang式shi使shi用yong的de多duo種zhong設she備bei。然ran而er，它ta們men有you一yi些xie共gong同tong點dian，最zui顯xian著zhu的de就jiu是shi他ta們men都dou需xu要yao選xuan擇ze和he安an裝zhuang保bao護hu體ti係xi
，以yi及ji用yong於yu確que保bao其qi安an全quan使shi用yong的de標biao準zhun。

　　圖1：為了安全運行，用於危險區域的傳感器必須設

　　計使其和使用環境相配。選擇和安裝過程中的一個關鍵點在於，考慮到如何將元件整合到係統之中，這些元件很少單獨工作。（來源：Honeywell,RockwellAutomation）

　　經典方法

　　如果正確選型和使用
，大多數設備可以安全運行。關鍵就在於對具體應用的理解，一台ClassI,Div.1等級的用於危險環境的設備可能並不適用於另一個同樣等級的環境
，例如有毒環境。Sidhu警告道：“這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)濫(lan)用(yong)和(he)誤(wu)解(jie)

，會(hui)帶(dai)來(lai)問(wen)題(ti)。最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)需(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)他(ta)到(dao)底(di)選(xuan)擇(ze)了(le)什(shen)麼(me)
，和(he)他(ta)選(xuan)擇(ze)的(de)東(dong)西(xi)到(dao)底(di)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)什(shen)麼(me)環(huan)境(jing)。明(ming)確(que)儲(chu)罐(guan)內(nei)放(fang)置(zhi)的(de)是(shi)什(shen)麼(me)，不(bu)要(yao)依(yi)賴(lai)外(wai)殼(ke)上(shang)所(suo)寫(xie)的(de)。你(ni)的(de)應(ying)用(yong)也(ye)許(xu)並(bing)不(bu)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)認(ren)證(zheng)的(de)設(she)備(bei)，但(dan)是(shi)謹(jin)慎(shen)起(qi)見(jian)

，使(shi)用(yong)經(jing)認(ren)證(zheng)的(de)設(she)備(bei)也(ye)無(wu)妨(fang)。”

　　為了安全地運行，危險區域內使用的傳感器必須針對其所使用的環境專門設計。通常，有三種方法：選擇本安設備
，使用隔爆外殼或正壓隔離係統。（根據應用的不同，這些危險區域內使用的傳感器並不能隻考慮這些信息，還須對於特殊的環境進行研究並作相應補充。）

　　設計成本質安全（IS）的傳感器對能量作了限製，使其不足以引燃相應等級的危險氣體。一致性檢查確保IS-等級的設備已經經過檢測以及確定多少能量會引起動作。IS設備通常使用一種叫做安全柵的“外部設備”，用於限製電流，進而限製故障狀態下電路中的能量。

　　一個被動安全柵通過防止過壓和限製電流來實現保護機製。如果4-20mA信號線上發生了短路，安全柵會防止引燃。MacroSensors首席應用工程師EdHerceg說：“每mei一yi個ge本ben安an設she備bei都dou必bi須xu由you安an全quan柵zha供gong電dian。但dan並bing不bu是shi所suo有you的de安an全quan柵zha都dou一yi樣yang。有you很hen多duo種zhong類lei的de安an全quan柵zha，你ni必bi須xu根gen據ju設she備bei的de整zheng體ti參can數shu來lai配pei接jie相xiang應ying的de安an全quan柵zha，以yi確que保bao你ni為wei設she備bei選xuan擇ze了le合he適shi的de安an全quan柵zha。否fou則ze
，你ni可ke能neng並bing沒mei有you被bei保bao護hu。然ran而er，時shi至zhi今jin日ri

，我wo聽ting說shuo而er且qie也ye相xiang信xin，沒mei有you一yi場chang發fa生sheng在zai危wei險xian區qu域yu內nei的de爆bao炸zha或huo火huo災zai是shi由you本ben安an設she備bei的de失shi效xiao引yin起qi的de。”

　　在ClassI,Div.2危險區域內，有時也會用非易燃設備、儀yi器qi和he現xian場chang布bu線xian來lai代dai替ti本ben安an設she備bei。傳chuan感gan器qi可ke以yi放fang在zai隔ge爆bao外wai殼ke中zhong，一yi旦dan問wen題ti發fa生sheng，外wai殼ke能neng承cheng受shou住zhu預yu期qi的de爆bao炸zha壓ya力li
，並bing將jiang爆bao炸zha限xian製zhi在zai外wai殼ke內nei，不bu會hui傳chuan爆bao。隔ge爆bao技ji術shu已yi經jing很hen成cheng熟shu了le
，隻zhi要yao安an裝zhuang正zheng確que，在zai所suo需xu傳chuan感gan器qi沒mei有you本ben安an型xing版ban本ben時shi

，隔ge爆bao型xing也ye是shi一yi個ge可ke行xing的de選xuan擇ze。

　　zhengyagelixitongyekeyiyongyuzuzhichuanganqiheqitashebeizaiweixianquyuneifashengbaozha。zhengyagelixitongyouhenduoleixing，danshizuiguanjiandeshizhezhongxitongdouyaoyinrubuyidianrandeqiti（惰性氣體）例如氮氣或者二氧化碳
，在導管、元件和設備中通過，防止可燃性氣體進入。一種衍生的方法是通過將係統密封
，根本沒有空間存在可燃性氣體。

　　EverightPrecision公司的總裁LesSchaevitz說：“zongtishanglaishuo，weixianquyuneidechuanganqiyaomejiangqidianqibufenfangzhiyugebaowaikenei，yaomejiangqidianqibufenshejichengbenanxing。tongchang，jiangbenanshebeifangzhizaiweixianquyuneibishiyongyigegebaowaikeyaobianyiyixie，suiranliangzhongfangfadouyouxieanggui。chulejiageyinsu，benanshebei（配接安全柵）通常更受歡迎，因為它去除了爆炸的可能性。很多用戶不希望存在潛在問題，哪怕發生在隔爆外殼內也不行。”

　　圖2：FMApprovals的一個實驗室進行的一項受控粉塵爆炸顯示了可燃氣體和粉塵點燃時會發生什麼。FMApprovals是FM全球集團的一個成員，對危險區域傳感器進行認證
，防止類似事故的發生。（來源：FMGlobal）

　　標準

　　yonghuruguoyaocaigouweixianquyuyongchuanganqi，bixuxuanzenaxiedaiyoudangdiyizhixingjianzhajigourenkebiaozhideshebei。zaibeimei，yongyuweixianquyudechuanganqixujingdulishiyanshiceshibingfenji
，liruUL（美國保險商實驗室）、FM（工廠互助保險公司）和CSA（加拿大標準協會），采用諸如美國消防協會的美國國家電氣規範（NFPA70）之類的標準。美國國家電氣規範符合美國大多數的工況，將危險區域分成三種：蒸汽和氣體（ClassI）；粉塵，例如煤和麵粉（ClassII）；纖維（ClassIII）。Division用於區分危險環境出現的頻度：在正常工作情況下會出現（(Div.1）


；通常情況下不會出現（Div.2）。進一步細化（Group）用於區分具體危險介質（氫氣、乙炔等）。[page_break]

　　在歐洲，CENELEC（歐洲電氣標準化委員會）負責管理標準。但是近期
，此工作由ATEX指令（潛在爆炸危險環境用設備）接管。日本有自己的標準化組織，亞洲的很多區域也有著自己的標準。IEC（國際電工委員會）實時發布國際標準
，致力於“國際標準和政府、商業和社會的一切電氣

、電子和相關技術的一致性評定工作。”

　　結果就是在全球經濟大環境下，有很多標準共存，這給傳感器的選型
、應用、設計和銷售帶來了麻煩。MacroSensors公司的Herceg解釋道：“問wen題ti之zhi一yi是shi，你ni的de產chan品pin可ke以yi在zai美mei國guo和he加jia拿na大da銷xiao售shou，但dan卻que不bu能neng進jin入ru歐ou洲zhou或huo者zhe巴ba西xi的de市shi場chang。這zhe對dui標biao準zhun的de改gai變bian產chan生sheng了le以yi定ding的de推tui動dong作zuo用yong。今jin天tian
，用yong戶hu的de產chan品pin取qu得de了le認ren證zheng，但dan明ming天tian卻que發fa現xian在zai很hen多duo區qu域yu內nei不bu能neng銷xiao售shou，原yuan因yin就jiu是shi標biao準zhun改gai變bian了le。”

　　HoneywellSensingandControl公司的安全開關和隔爆性防爆開關生產經理LeslieNeill說：“IEC最有可能實現全球標準統一。雖然在過去幾年歐洲的ATEX指令占據主導地位，但是最近IEC頒布了IECEx標準
，力圖使世界範圍內的認證統一化。每一個不同的標準化體係就像一把傘，這些傘都有交叉的區域，如果你願意的話，IECEx要用一把大傘把所有這些小傘都涵蓋其下。然而
，我相信
，至今隻有一個國家願意將IECEx標準作為唯一的國家標準，那就是澳大利亞。”

　　圖3：危險區域傳感器有很多種類型
，用於各種場合、具有各種認證
，並且在全球範圍內評級。其中的一些是：(1)來自AmericanSensorTechnologies的AST4600防爆傳感器
，具有CSA認證，可以抵禦大幅振動、極限溫度以及氫的爆炸
；（2）MacroSensors的HLR750係列LVDT（現行變量微分傳感器），可用於汽輪和液輪機，還可以在由UL/ULC評分為Class1，Division2，GroupA，B，C，D和Class1，Zone2，GroupIIC的危險環境下工作
；（3）壓力傳感器剖麵顯示了用於避免危險介質穿透傳感器膜片的設計方案。（來源：AmericanSensorTechnologies，MacroSensors）

　　一體化

　　Everight公司的Schaevitz補充說：“全(quan)球(qiu)標(biao)準(zhun)的(de)現(xian)狀(zhuang)可(ke)能(neng)會(hui)因(yin)世(shi)界(jie)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)區(qu)域(yu)性(xing)認(ren)證(zheng)體(ti)係(xi)而(er)調(tiao)整(zheng)。但(dan)是(shi)最(zui)好(hao)這(zhe)種(zhong)調(tiao)整(zheng)是(shi)朝(chao)著(zhe)一(yi)體(ti)化(hua)的(de)方(fang)向(xiang)，因(yin)為(wei)工(gong)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)是(shi)全(quan)球(qiu)化(hua)的(de)。我(wo)們(men)相(xiang)信(xin)ATEX模型正在朝著一體化的方向努力，因為它頒布了‘國際’標準。而且製定了ATEX標(biao)準(zhun)的(de)歐(ou)共(gong)體(ti)成(cheng)員(yuan)國(guo)長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)有(you)著(zhe)緊(jin)密(mi)的(de)經(jing)濟(ji)和(he)文(wen)化(hua)紐(niu)帶(dai)

，並(bing)期(qi)待(dai)與(yu)世(shi)界(jie)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)其(qi)它(ta)國(guo)家(jia)進(jin)一(yi)步(bu)整(zheng)合(he)
，當(dang)然(ran)，沒(mei)有(you)哪(na)些(xie)國(guo)家(jia)像(xiang)歐(ou)洲(zhou)一(yi)樣(yang)統(tong)一(yi)步(bu)調(tiao)了(le)。”

　　當前
，歐盟承認ATEX認證

，不接受其他認證體係，雖然很多人認為UL、FM和CSA認證和ATEX認證甚至比ATEX認證更嚴格。與美國的Class/Division分級製類似，ATEX區域劃分體係包括在正常工作條件下可燃性氣體或蒸汽的點燃危險持續存在或長期存在的0區
；危險間歇性存在的1區以及隻有在故障或非常規情況下才會出現危險的2區。

　　FM全球組織成員，FM認證的危險區域的技術團隊經理TimAdam指出：“在過去十或者二十年

，對於分區製的接受很緩慢
，有3個Zone和2個Division對應。基於這點
，FM在認證時同時考慮Zone的要求和北美的class/division製。”

　　Adam發現最近客戶的反饋中反映了對全球標準化統一的需求，因為製造商開始麵向世界範圍內進行銷售。他說：“我們開始將這種需求考慮在內
，我們針對美國和加拿大進行認證。我們也在英國開設了辦公室，可以使用ATEXbiaozhunjinxingrenzheng，suoyiwomenyekeyiduizhunbeizaiouzhoushichangshangxiaoshoudechanpinjinxingrenzheng。womenshikelaojishichangshixiaoxingduikehudezhongyaoyiyi，jinkenengdikuaisuwanchengrenzhenggongzuo。”

　　大多數等同標準變成了同一主題下的並列選項，這支持了標準全球化。HoneywellSensingandControl公司的營銷戰略主管BobNickels說道：“一些產品隻可以在歐洲銷售
，而UL/CSA絕不會認可這些產品在美國使用，反之亦然。我們對同一個開關有ATEX和UL/CSA兩(liang)種(zhong)版(ban)本(ben)。這(zhe)對(dui)於(yu)庫(ku)存(cun)來(lai)說(shuo)是(shi)個(ge)噩(e)夢(meng)，而(er)且(qie)申(shen)請(qing)這(zhe)些(xie)認(ren)證(zheng)都(dou)回(hui)帶(dai)來(lai)巨(ju)大(da)的(de)花(hua)費(fei)。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)想(xiang)要(yao)開(kai)發(fa)一(yi)種(zhong)新(xin)產(chan)品(pin)，我(wo)們(men)必(bi)須(xu)決(jue)定(ding)要(yao)在(zai)那(na)裏(li)銷(xiao)售(shou)這(zhe)種(zhong)產(chan)品(pin)。設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)需(xu)要(yao)針(zhen)對(dui)所(suo)有(you)的(de)相(xiang)關(guan)要(yao)求(qiu)展(zhan)開(kai)設(she)計(ji)工(gong)作(zuo)
，在(zai)開(kai)發(fa)完(wan)成(cheng)後(hou)
，必(bi)須(xu)通(tong)過(guo)其(qi)目(mu)標(biao)市(shi)場(chang)所(suo)在(zai)區(qu)域(yu)要(yao)求(qiu)的(de)認(ren)證(zheng)程(cheng)序(xu)。”

　　公司對於標準統一化的要求主要是出於這個原因。Nickels堅持說：“設備的物理結構並沒有變化，改變隻在於描述的方法和實驗的方法。如果我們對此達成了共識，那麼所謂的串級的、並行的、繁(fan)冗(rong)的(de)實(shi)驗(yan)就(jiu)都(dou)不(bu)需(xu)要(yao)了(le)。一(yi)旦(dan)物(wu)理(li)上(shang)的(de)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)滿(man)足(zu)了(le)，供(gong)應(ying)商(shang)就(jiu)可(ke)以(yi)在(zai)任(ren)何(he)地(di)方(fang)銷(xiao)售(shou)其(qi)產(chan)品(pin)。長(chang)遠(yuan)來(lai)看(kan)，我(wo)認(ren)為(wei)工(gong)業(ye)界(jie)將(jiang)要(yao)著(zhe)眼(yan)於(yu)標(biao)準(zhun)全(quan)球(qiu)化(hua)。”

　　改變

　　危險區域用傳感器的全球銷售應該針對其銷售區域進行審核、分級和認證。圖表顯示了UL-CSA認證體係（以HoneywellLSX限位開關為例）和ATEX認證體係（以HoneywellBX產品為例）的區別。

　　這些設備都是同一種開關
，卻有不同點：一台在BXshebeidezuocedaiyoujiajinzhuangzhi，zheyaoqiushiyongzhuanyonggongjudakaikaiguandeketi
，haixuzaikaiguandingbuanzhuangjiedizhuangzhi，bianyumucejianzha。hemeiguobutong
，ouzhoudexianchangbushibixulianjiedaogudingdetiedaoti，suoyiouzhoudegongkuangxianchangrenweibushizidongjiedide。gebaoxianweikaiguandeBX和LSX線用於北美和歐洲石化和離岸鑽井設備中的閥體控製。（來源：Honeywell）

　　未來展望

　　全球化和統一

　　化都會被技術進步影響。FM的Adam指出：“chuanganqidebianhuabingbushizhifashengzaishebeibenshen，yegeikongzhixunhuandailailebianhua。shebeikeyizuodeshiqinggengduole。xiangyingde，womenyebixukaolvdegengduo。womenxuyaoquebaozhexiegaijinbingmeiyoudailaigengduodeweixian。”

　　傳感技術是一門成熟的技術
，Honeywell公司的Nickles承認道：“工作的原理沒變
，但是周邊部件和支持元件更先進了。30到40年nian以yi前qian，我wo們men沒mei有you固gu態tai器qi件jian，每mei一yi個ge傳chuan感gan功gong能neng都dou是shi通tong過guo機ji電dian接jie觸chu或huo類lei似si的de機ji製zhi實shi現xian。現xian在zai我wo們men有you通tong訊xun網wang絡luo和he針zhen對dui危wei險xian區qu域yu設she計ji的de係xi統tong。這zhe些xie減jian少shao了le係xi統tong的de花hua費fei
，並bing允yun許xu在zai工gong廠chang或huo係xi統tong內nei使shi用yong更geng多duo的de傳chuan感gan器qi。”

　　RockwellAutomation公司的產品市場經理CamiloAladro回應Nickels說：“25年以前，開關功能主要是由機電設備完成的。像IEC61508（與安全相關的電氣/電子/可編程電子係統的功能安全）zhileidexinbiaozhunchuxianle，weileshiyingxinxingjiyuweichuliqideminjieshebei。yinweiweichuliqizaiweidianyaxiagongzuo，tamenjihushitianshengdebenanxing，zhishaozaiyunsuanbufenshi。erqieweichuliqizhongdedianyayeyousuojiangdi，congyiqiande5V降低到現在的3.3V或1.8V。”

　　危險永遠不會完全消失。Aladro繼續說道：“weixianqitiyongyuanxuyaojinshenchuli。womenyaoguanzhujiejinweixianquyudefangfa，jianshaoweixianxing。yingyunershengdezhinengxingshebeijiunengzuodaozheyidian。chuanganqizhengzaibeishejichenghuozheercishejichengzhinengde，juyouzhuruxiaohedenengli。jieguoshizhinengxingshebeikeyizijian，quebaoqigongzuozhengchang。”

　　危險區域內的傳感器是安全控製係統的關鍵部件。Rockwell公司的Pietrzyk總結道：“今天我們采用基於性能的過程標準
，而不是基於指令的標準。基於性能的標準開始與危險分析/評ping估gu，然ran後hou確que定ding危wei險xian等deng級ji就jiu有you依yi據ju了le。除chu了le保bao障zhang人ren身shen安an全quan，安an全quan本ben身shen也ye可ke以yi看kan成cheng一yi份fen生sheng意yi
，因yin為wei如ru果guo你ni的de設she備bei不bu出chu現xian問wen題ti
，你ni就jiu可ke以yi獲huo利li。”

　　危險區域內的安全傳感

　　QCompTechnologies,Greenville,WI.公司的總經理DougRutz說，這種儀表櫃和相應的傳感器控製著ClassI,Div2危險區域內的一台很大的氣體壓縮機。OEM設備可以將多種可燃氣體壓縮用於多種用途。他解釋道：“316不鏽鋼麵板暴露在外，隻有一個簡單的雪頂用於防護

，它實際上是為了在蒙大拿安裝使用的，機櫃內部加熱

，而外部看到的隻有-30°F。”

　　機櫃的麵板達到IP65（NEMA4X）防護等級，因為設備暴露於風雪

、雨和粉塵環境中。雖然PrecisionDigital公司的儀表在不易燃的ClassI,Div.2環境下使用

，但是要求使用客戶定製的316不鏽鋼蓋板的HMI卻易燃。為了確保安全，麵板後麵的75-cu-ft區域要用壓縮空氣保護。

　　Rutz說：“我wo們men喜xi歡huan這zhe台tai設she備bei，因yin為wei一yi台tai就jiu可ke以yi通tong過guo設she置zhi滿man足zu我wo們men所suo有you的de要yao求qiu。循xun環huan指zhi示shi器qi可ke以yi重zhong新xin設she置zhi，而er無wu須xu從cong麵mian板ban上shang拆chai除chu。如ru果guo客ke戶hu想xiang要yao改gai變bian量liang程cheng
，從cong前qian麵mian板ban上shang進jin行xing設she置zhi也ye同tong樣yang很hen簡jian單dan。我wo們men使shi用yong一yi台tai儀yi表biao指zhi示shi壓ya力li、抽氣、溫度和馬達電流。”(Jeanine Katzel, Control Engineering編輯)