爆炸和火灾仪表装置.docx
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爆炸和火灾仪表装置
爆炸性危险场所应该按照防护等级所处于的区选择防爆仪表，防爆等级很多，有0区、1区、3区、、、、、11区。
就是根据应用环境不同，设定的防爆等级！
常用的是隔爆及本安防爆，简单的说隔爆就是用表壳将仪表内部的电路原件与外面的可能存在爆炸物质的环境隔离开，表内部产生火花不会引爆外面的物质，所以隔爆的仪表都十分厚重。
本安防爆，顾名思义，就是仪表本身无论正常工作还是出现故障所产生的能量都不足以点燃环境中的爆炸性物质，本安的仪表都比较小巧，不过很多仪表所要运行能量较大就不能做成本安的。
防爆仪表箱适用范围
1．1区、2区危险场所。
2．IIA、IIB、IIC类，温度组别为T1-T4的爆炸性气体环境。
3．适用于可燃性粉尘场所。
4．户内、户外均可。
关于防爆：
1、引起爆炸的三个必要条件，三个条件同时具备————爆炸
点火所需能量sourceofigrution
空气或氧气airoroxygen
可燃气体、粉尘flammableairflammabledust
2、防止爆炸的产生必从三个必要条件来考虑，限制了其中的一个必要条件，就限制了爆炸的产生。
在工业过程中，通常从下述三个方面着手对易燃易爆场合进行处理。
1）预防或最大限度地降低易燃物质泄漏的可能性；
2）不用或尽量少用易产生电火花的电所元件；
3）采取充氮气之类的方法维持惰性状态。
分类
1、一般保护
2、浸油保护
3、充压保护设施
4、加充粉末
5、阻燃壳体
6、提高安全系数
7、本安保护
8、气密保护
9、压力花保护
10、特殊措施
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爆炸性危险场所应该按照防护区域选择防爆仪表
1、当然是防爆设备、防爆仪表！
2、包括导线、电缆都应该是防爆的！
！
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一：
爆炸性危险场所分区：
国家标准（GB50058-92）规定：
1）爆炸性气体危险场所按其危险程度大小，划分为0区：
连续或长期出现爆炸性混合气体的环境、1区：
正常运行时可能出现爆炸性混合气体的环境、、2区：
正常运行时不可能出现爆炸性混合气体的环境或即使出现也是短时存在爆炸性混合气体的环境。
2）爆炸性粉尘危险场所划分为0区：
连续或长期出现爆炸性粉尘的环境、11区：
偶然出现爆炸性粉尘的环境。
二：
爆炸性危险场所仪表的选型：
1）隔爆（d型）仪表：
较笨重，结构简单不需安全栅等关联设备，能隔离存在的火源，但不断电开启易产生火花。
2）本质安全型（安全火花型）仪表：
在较低的工作电压和较小的工作电流下工作，电路、系统产生的火花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物，能限制点火源的能量。
必须和本安关联设备（安全栅）一起使用才能发挥防爆功能。
本安型仪表有ia、ib两种：
ia型仪表适用于0区和1区，ib型仪表仅适用于1区。
3）正压型（p型）仪表：
仪表外壳内充入正压的洁净空气、惰性气体等不燃性气体，使电气部件的危险源与之隔离。
4）增安型（e型）仪表：
避免在过载条件下出现点燃现象，防止产生火源。
5）特殊型（s型）仪表：
是上述几种形式的组合，最安全，最可靠。
6）充油型（o型）仪表：
能把危险设备与点火源有效地隔离开。
7）充砂型（q型）仪表：
使危险物质与点火源有效地隔离开。
8）无火花型（n型）仪表：
设法防止产生点火源。
9）浇封型（m型）仪表：
设法防止产生点火源。
10）气密型（h型）仪表：
设法防止产生点火源。
所以危险场所应根据仪表安装、使用场所的危险区域来选择仪表的防爆型式：
0区——只能选本安ia型（本安型是唯一可适用于0区危险场所的防爆系统，抑制点火源能量的本质安全防爆技术是一种最安全、最可靠、适用范围最广的防爆技术，一般来说：
选用本安设备将更加有效和经济，对于像热电偶等简单设备，不需特别认证即可接入本安防爆系统）。
1区——（ia，ib，d，e，o，p，q，s型均可用，即除无火花型（n）以外的其他型式）；2区——（ia，ib，d，e，n防爆型式均可选）。
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防爆箱子，防爆灯具………
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在石化方面，由于石油加工的层次不同，因此同一套设备的不同部分的防爆等级是不一样的，石油的初加工防爆等级比深加工等级要低，但是考虑到发散到空间的轻质油扩散性、当地的风向及系统间的连接，一般一套装置的防爆等级都是按找最高要求设计。
其装置区的仪表防爆等级也是最高要求（特殊情况除外），由于现在的仪表绝大多数都是本安仪表，所以在选择时基本都能满足要求，若仪表的电源负荷较高，如需要驱动的仪表，很多是220V的交流电，其在现场是危险的，所以其仪表大部分都设计成隔爆型或增安型，这是没办法的事情，需要仪表制造商的进一步改进。
在特别危险的装置中，仪表基本上都设计成本安系统，在控制室里安装安全栅，限制现场仪表的能量。
对于220V电源的设计安装保险管和空气开关，在危险情况下切断电源。
不论本安型仪表还是增安型隔爆仪表，其仪表的外壳都是厚重的铝合金或不锈钢制成的，因为既是仪表接口处密封严格，其现场的危险气体能够通过桥架、接线盒、穿线管、防爆软管处沿着电缆进入仪表内部，虽然仪表与防爆软管的接口处有防爆垫片，不过大部分不起作用，因此假如危险气体在仪表内发生爆炸，其产生的能量也不能散发到仪表外部，所以其仪表外壳都很结实。
对于危险场所的分区和防爆仪表的选择，有明确的规定，其楼上的各位高手都已说明白，偶就不想丑了。
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爆炸性危险区域划分的主要标准依据：
（1）GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范;
（2）GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电设备第14部分危险场所分类;
（3）中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程（试行）1987年。
爆炸性危险区域主要划分依据：
爆炸性危险物质出现的频繁程度和持续时间.
区域划分时应考虑的主要因素包括：
（1）存在危险物质的可能性；
（2）危险物质的释放量；
（3）危险物质的特性（气体的密度等）；
（4）环境条件（气压、温度、湿度以及通风情况等）；
（4）远离释放源的距离；
（5）危险物质泄漏监控设施设置情况；
（6）爆炸后果的严重性；
中国防爆标准和IEC爆炸一致，对于爆炸性气体危险场所划分为3个区域，即0区、1区和2区。
定义如下：
0区：
在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地或长时间存在的场所；
1区：
在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所；
2区：
在正常情况下，爆炸性气体混合物不可能出现，或即使出现也只是短时间存在的场所。
对于爆炸性粉尘危险场所划分为0区、11区两个级别。
仪表的选型：
0区——只能选ia型、S型（指专为0区设计的S型）；
I区——可能除n型以外的其他型式；
2区——所有防爆型式均可选；
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发给厂家选。
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按照国家规范：
增安型只允许使用在2区或非危险区域，除用来安装正常情况下无火花产生的电器元件的增安箱和增安接线箱允许使用在1区外；
本安型则可以按照在0、1、2区或非危险区域，它是唯一允许安装在0区的防爆型式，其必须与关联设备（例如安全栅）构成合理本安系统才允许应用。
隔爆型只允许使用在1、2区或非危险区域，它始终比较简单实用的防爆型式。
0、1、2区危险程度递减！
0区——只能选ia型、S型（指专为0区设计的S型）；
I区——可能除n型以外的其他型式；
2区——所有防爆型式均可选；
增安型的防爆原理：
其实就是密封的原理，把内部与外部的危险气体隔开；
本安型的防爆原理：
本安型是个复杂的系统，其安装在危险区域的电路都是本质安全的，即该部分电路的能量、电流和电压受到限制和保护，不会点燃危险区域的气体！
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1、危险场所的划分:
根据国际电工委员会（IEC）制定的关于危险环境的划分中明确规定，在大气条件下，粉尘或纤维状的可燃物质与空气形杨混合物在点燃后燃烧传至未全部未燃混合物的环境为爆炸性粉尘环境，称为I类环境。
在大气条件下，气体、蒸气或薄雾状的可燃物质与空气形成混合物在点燃后燃烧传至全部未燃混合物的环境为爆炸性气体环境，称为II类环境。
危险场所是指危险环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域，根据爆炸性环境出现的频率和持续时间把危险场所划分为不同的区域。
1.1爆炸性粉尘环境危险区域的划分：
根据可燃性粉尘/空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层的厚度进行分类，可分为20区、21区和22区。
20区：
zone20，在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。
EN50281-1-1标准对用于20区的电气设备壳体结构及设计做了相应规定。
IEC60241-11对在20区使用的电气设备做了补充要求，包括本质安全防爆等方面的内容。
20区应用种类1（粉尘）电气设备。
21区：
zone21，在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。
该区域包括与充入排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。
磨坊，煤炭，谷物仓库以及包装生产线及其周围是典型的21区场所。
在21区中，可能会发生因粉尘泄漏等原因而形成爆炸性粉尘混合物。
22区：
zone22，在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。
如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分未21区。
22区须使用种类3（粉尘）防爆电气设备。
如果是爆炸性环境中的粉尘是导电性粉尘，则依据EN50281-1-2的规定，须使用种类2（粉尘）防爆电气设备。
1.2爆炸性气体环境的危险区域划分：
根据可燃性气体出现的频率和持续时间将危险场所划分为0区、1区和2区。
0区：
zone0，爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所，危险环境存在的时间大于1000小时/年。
1区：
zone1，在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所，危险环境存在的时间在10-1000小时/年之间。
2区：
zone2，在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也时偶尔发生并且仅是短时间存在的场所，危险环境存在的时间少于10小时/年。
在此，“正常运行”是指正常的开车、运转、停车，易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。
2、气体组别与温度组别：
对于II类爆炸性气体环境来说，按照爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流比，将爆炸性气体分为A、B、C三个组别。
气体分组和点燃温度在一定环境温度和压力下与可燃性气体和空气的混合浓度有关。
温度组别是在爆炸性环境中使用的电气设备按其最高表面温度来划分的，最高表面温度时电气设备在规定范围内的最不利运行条件下工作时，可能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备任何不见或电气设备的任何表面所达到的最高温度。
爆炸性气体环境的温度组别分为六组，在假定基础环境温度为40℃时，各组别的温度为
-T1－－450℃、
-T2－－300℃、
-T3－－200℃、
-T4－－135℃、
-T5－－100℃、
-T6－－85℃。
下面就是一些典型的爆炸性气体对应的气体组别和温度组别。
对于爆炸型粉尘环境，按照粉尘的点燃温度划分为T11、T12、T13三组，分别对应点燃温度为
-T11－－-大于270℃；
-T12－－-200℃；
-T13－－-150℃。
对于电压不超过1.2V、电流不超过0.1A，且能量不超过20微焦或功率不超过25mw的电气设备，在经过防爆检验部门认可后，可直接使用于工厂爆炸性气体环境中和煤矿井下。
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爆炸性危险成所仪器仪表的选型
不同防爆型式的电气设备适用于不同的爆炸性危险区域。
GB3836．15国家有关标准、规范都对爆炸性气体环境用防爆电气设备的选型作出了基本一致的规定。
下表列出了防爆型式与其适用的爆炸性区域之间的对应关系。
在防爆电气设备选型时，我们必须注意到防爆型式仅仅与产品适用爆炸性区域相关联，它尚未涉及爆炸性气体级别和温度组别。
因此。
对特定的爆炸区域用电气设备的选型，除应选择合适的防爆垄式外，还必须考虑产品使用环境的爆炸性气体级尉
和温度组别。
除此之外，我们在进行防爆电气设备选型时，应同时兼顾考虑以下因素：
（1）环境适应性。
考虑环境温度、湿度、大气压；介质腐蚀性以及外壳防护等级等。
（2）可维护性。
在同等条件下，应选结构简单，重量轻的产品；必要时还应考虑系统运行要求，如连续的自动化系统应优先选用本质安全型产品。
（3）经济性。
设备防爆等级不必高选。
对于同等级别的产品应适当考虑价格、寿命、可靠性、运行费用、能耗以及备件的可获得性等因素。
（4）其它附加要隶。
如，1区场所不宜选用壳体内经常会形成点燃源的设备和高压设备；O区场所只能选用Exia产品，必要时可考虑双重防爆产爵；1区场所不宜用温升不稳定的设备等。
需要特别提请注意的是，粉尘防爆电气设备的市场空间正在不断扩大。
这对于中国市场也不例外。
在进行防爆电气设备选型时，我们应正确识别粉尘防爆和气体防爆，避免爆炸性气体环境用防爆电气设备在爆炸性粉尘环境中的直接应用。
总之，正确选型是设备安全运行的基础。
在设备选型时，我们既要全面了解设备的工作环境和运行要求，同时又要考虑与国家标准、规范要求的符合性。
只有这样，才能确保设备选型具有经济性、合理性和安全可靠性。
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危险场所：
任何具有潜在爆炸危险的场所。
在石油、化工、煤炭等生产领域将不可避免地形成爆炸性危险环境：
在煤矿井下，三分之二的场所属于爆炸性危险场所；
在石油开采现场和精炼厂约有60～80％属于爆炸性危险场所；
在化学工业中，约有80％以上的生产车间属于爆炸性危险场所。
爆炸极限的定义
实验表明，当可燃性物质与空气的混合浓度介于爆炸极限范围内时，遇点火源就会产生爆炸。
爆炸下限（LEL）
爆炸上限（UEL）
可燃性物质与空气混合物的爆炸极限范围各不相同。
丙烷[2.0,9.5]乙烯[2.7,3.4]氢气[4.0,75.6]
防爆基本原理
产生爆炸的基本原理（爆炸三角形原理）
爆炸性物质;
空气（氧气）;
点火源（电火花、炽热表面）。
防止爆炸发生的基本方法
避免形成爆炸性环境－－理想的方法（很难实现）；
排除、消除可能的点火源－－实际的方法；
限制其中一个或几个要素，都可以达到防爆要求。
如制造正压、爆炸气体浓度监控、限制点燃源（主要手段）。
爆炸性危险物质点燃特征
电气设备的电火花和温度是产生爆炸的主要点燃源。
不同爆炸性物质的电火花和温度点燃特性各不相同。
为了使采取的防爆措施更具有针对性，有必要对爆炸性物质分类、分级、分组以及对爆炸性危险区域分区。
爆炸性危险物质分类
中国将爆炸性危险物质分为三类：
I类：
矿井甲烷；
II类：
爆炸性气体混合物（含蒸汽、薄雾）；
III类：
爆炸性粉尘和纤维。
北美将爆炸性危险物质分为三类（级）：
CLASSI：
爆炸性气体；
CLASSII：
爆炸性粉尘；
CLASSIII：
纤维。
爆炸性危险气体分级－最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流（MIC）分级
爆炸性危险气体分级－引燃温度（AIT）分组
爆炸性危险区域的划分规范依据
爆炸性危险区域划分的主要标准依据
GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范;
GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电设备第14部分危险场所分类;
中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程（试行）1987年。
爆炸性危险区域主要以爆炸性危险物质出现的频繁程度和持续时间为划分依据
影响危险区域划分的主要因素
区域划分时应考虑以下主要因素：
存在危险物质的可能性；
危险物质的释放量；
危险物质的特性（气体的密度等）；
环境条件（气压、温度、湿度以及通风情况等）；
远离释放源的距离；
危险物质泄漏监控设施设置情况；
爆炸后果的严重性；
爆炸性危险区域的划分方式
中国防爆标准和IEC爆炸一致，对于爆炸性气体危险场所划分为3个区域，即0区、1区和2区。
定义如下：
0区：
在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地或长时间存在的场所；
1区：
在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所；
2区：
在正常情况下，爆炸性气体混合物不可能出现，或即使出现也只是短时间存在的场所。
对于粉尘场所，与爆炸性气体危险场所划分相对应同样划分为3个区域，即20、21和22区。
爆炸性危险区域划分标准对照表
从定义可知，0（20）区是最危险的，相对而言2（22）区的危险程度最低。
爆炸性危险区域划分举例
如图所示是典型的带有呼吸阀的露天油罐的危险区域划分示例。
－油罐内部为0区；
－一般以呼吸阀阀口半径再加3m为半径，此区域内为1区；
－在上述区域外3m为半径，此区域内为2区。
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各主要工业国对危险场所划分的规定
各主要工业国对爆炸和火灾危险场所划分的情况，由于历史的原因和各自技术发展的情况不同，各主要工业国分级不尽相同，大致分为两种类型，一种以国际电工委员会为代表的按爆炸性环境出现频繁程度和持续时间划分为0区、1区、2区，包括德国、日本、意大利、英国、澳大利亚等国。
另一种分类方法特点是没有0级（区）场所，目前只有较少国家如美国、加拿大等北美国家。
苏联也没有与国际电工委员会一致，故也没有0区的规定。
为进一步了解主要国家在这方面的规定，现将国际电工委员会、西德、日本、苏联的最新规定介绍如下：
表世界各主要工业国或组织危险场所划分一览表序号国家或地区组织规程或代号场所划分气体一蒸气粉尘火灾1国际电工委员会（IEC）IEC出版物79—100区l区2区正在制订中2德意志联邦VDE0165德国工程师协会0区l区2区10区11区3法国NFC法国国家法规FFC4意大利CE131-10区1区2区5英国IP英闸石油协会0区l区2区6日本RHS—TR—85—1新工厂电气设备防爆指南0区1区2区1．爆炸性粉尘2．可爆炸粉尘7美国加拿大NEC500国家电气法规CSA加拿大标准学会1级I类I级2类Ⅱ级1类Ⅱ级2类Ⅲ级1类Ⅲ级2类8苏联JIyЭⅦ—3章苏联电站部规程l985版B—I级B—IA级B—I级B－－I级Ⅱ一I级Ⅱ一Ⅱ级Ⅱ一ⅡA级Ⅱ一Ⅲ级1．国际电工委员会（IEC）国际电工委员会对危险场所分类（出版物79—10）于1979年发表了第一版。
后来根据IECTC—31（第31技术委员会—主管防爆电气技术）1974年2月巴黎会议上的决定由第二工作组（WGZ）经过长期工作后进行修改，1980年提出，20号文件即79—10号出版物的修订草案《爆炸危险场所的分级》（气体、蒸气）提交1987年10月在美国举行的会议上讨论。
1986年IEC出版了最新版即出版物79—10（1986年第2版）。
在场所分区方面，按照爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间，把危险区分为：
0区：
爆炸性气体混合物连续出现或长时间存在的场所。
1区：
在正常情况下，可能产生爆炸性气体混合物的场所。
2区：
在正常运行时不可能产生爆炸性气体混合物，如果产生也只能短时存在的场所。
并且规定，上述各区的形成是由于在爆炸区中，存在着释放源。
所谓释放源是指可能把可燃性气体、蒸气，薄雾或液体释放到大气中以致形成爆炸性气体混合物的某个部位或某个点。
IEC把释放源按其释放频繁程度和持续时间分成三个等级，即连续级、第1级、第2级释放源，并按照各级释放源及通风状态来划定危险区等级。
2．德国德国标准VDE0165《爆炸危险场所电气设备安装》中规定爆炸危险场所的划分是按危险性爆炸气氛出现的或然率来划分爆炸危险区的。
对存在易燃气体、蒸气和薄雾的场所分为：
0区：
指危险性易爆气体经常或长时间存在的场所。
1区：
指危险性易爆气体偶然出现的场所。
2区：
指危险性易爆气体很少且短时间出现的场所。
总的说来是与国际电工委员会相一致的。
3．日本根据国际电工委员会最近几次会议文件的精神，日本最新修订版1985年《新工厂电气设备防爆指针》RHS—TR—85—1。
对于气体、蒸气防爆危险场所划分，逐步向同际电工委员会趋向一致
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我国对爆炸性危险场所是划分:
我国对爆炸性危险场所的划分采用与IEC等效的方法。
国家标准GB50058-92中规定，爆炸性气体危险场所按其危险程度大小，划分为0区、1区、2区三个级别，爆炸性粉尘危险场所划分为0区、11区两个级别，详见表4-1。
表4-1中国对危险场所划分表
爆炸性物质区域划分区域定义
气体0区连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境
1区在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境
2区在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境
粉尘10区连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境
11区有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境
国际上对爆炸性危险场所的划分：
国际上各主要工业国家对爆炸性危险场所的划分，基本上可分两种意见。
一种以IEC（国际电工委员会）为代表，包括德国、英国、意大利、日本、澳大利亚等国，对气体划分为0区、1区、2区，对粉尘划分为10区、11区。
其定义与IEC基本相同（可参见我国对各区域的定义，我国等效采用IEC标准）。
另一种为美国、加拿大等北美国家的划分，以NEC（美国国家电气规程）的定义为代表，对气体划分为1区、2区（没有0区），对粉尘也划分为1区、2区。
两者之间的对应关系大致如下：
气体：
IEC0区、1区——NEC1区
IEC2区——NEC2区
粉尘：
IEC10区——NEC1区
IEC11区——NEC2区
IEC“区”的英文为Zone；
NEC“区”的英文为Division。
我国的防爆电气设备，其防爆结构形式、名称和标志。
根据国家标准GB3836—83，我国的防爆电气设备其防爆结构形式有8种，列举如下。
结构形式标志结构形式标志
隔爆型d充油型o
增安型e充砂型q
本质安全型i无火花型n
正压型p特殊型s
防爆型仪表的选择
一般说来，可根据以下两点来选用。
①根据仪表安装、使用场所的危险区域来选择仪表的防爆型式：
0区——只能选ia型、S型（指专为0区设计的S型）；
I区——可能除n型以外的其他型式；
2区——所有防爆型式均可选；
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