化工儀表設(shè)計(jì)對(duì)于防爆的應(yīng)用

　　隨著化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展及其在各行業(yè)的迅速滲透，如何保證生產(chǎn)的安全性突顯出來。而設(shè)備防爆的設(shè)計(jì)可以從根本上解決此類問題。

　　首先，是對(duì)防爆性區(qū)域的劃分。現(xiàn)階段國(guó)際上對(duì)防爆性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分主要有IEC和NEC標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)采用的GB標(biāo)準(zhǔn)(GB50058-92)也是基于IEC標(biāo)準(zhǔn)而來的。

　　按照國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC60079-11：1991的規(guī)定，對(duì)危險(xiǎn)場(chǎng)所(危險(xiǎn)區(qū))的劃分如下：

　　0區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)時(shí)間存在爆炸性氣體與空氣的混合物的場(chǎng)所;

　　1區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)，可能偶然出現(xiàn)爆炸性氣體與空氣的混合物的場(chǎng)所;

　　2區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體與空氣的混合物，或即使出現(xiàn)也是暫時(shí)存在的場(chǎng)所。

　　我國(guó)對(duì)爆炸性區(qū)域的劃分描述為：

　　(1)氣體或蒸汽爆炸混合物的危險(xiǎn)區(qū)域分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)。各區(qū)域的劃分同IEC標(biāo)準(zhǔn);

　　(2)爆炸性粉塵環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域分為10區(qū)和11區(qū)：

　　10區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)時(shí)間存在爆炸粉塵的場(chǎng)所。

　　11區(qū)：有時(shí)會(huì)將積留下來粉塵揚(yáng)起而偶然出現(xiàn)爆炸粉塵混合物的場(chǎng)所。

　　在設(shè)計(jì)中，對(duì)0區(qū)、1區(qū)、10區(qū)的儀表設(shè)備選型要進(jìn)行防爆考慮。

　　在爆炸性區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)遠(yuǎn)傳儀表要選用防爆結(jié)構(gòu)型儀表設(shè)備。防爆儀表在本體都標(biāo)有防爆標(biāo)記Ex。Ex是防爆標(biāo)記，無具體意義。

　　防爆結(jié)構(gòu)型式根據(jù)GB3836.1-83分為以下幾種：

　　隔爆型(d)、增安型(e)、本質(zhì)安全型(i)、正壓型(p)、充油型(o)、沖砂型(q)、無火花型(n)、特殊型(s)。

　　中國(guó)根據(jù)國(guó)際GB3836.1-83，將爆炸性物質(zhì)分成3類，即Ⅰ類：礦井甲烷;Ⅱ類：爆炸性氣體(蒸汽);Ⅲ類，爆炸性粉塵(纖維)。

　　爆炸性氣體(蒸汽)又劃分為3個(gè)傳爆級(jí)別：即Ⅱ類(工廠用)A級(jí)、Ⅱ類(工廠用)B級(jí)、Ⅱ(工廠用)C級(jí)。

　　對(duì)爆炸性氣體組份的定義如下：

　　ⅡA組份：甲烷、乙醇、汽油等;

　　ⅡB組份：城市煤氣、乙烯硫化氫;

　　ⅡC組份：乙烯、氫等。

　　在每一個(gè)級(jí)別內(nèi)，又根據(jù)介質(zhì)的自燃溫度，分為T1~T6,6個(gè)不同的級(jí)別。

　　對(duì)溫度級(jí)別的定義如下表：

　　T1T2T3T4T5T6

　　450℃300℃200℃135℃100℃85℃

　　注：在環(huán)境溫度達(dá)到40℃時(shí)，當(dāng)帶電設(shè)備故障狀態(tài)下允許產(chǎn)生的最高表面溫度。

　　在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中，要根據(jù)爆炸性介質(zhì)的性質(zhì)即類型、級(jí)別、組別來選用儀表設(shè)備。只要設(shè)備標(biāo)識(shí)在介質(zhì)標(biāo)識(shí)之上，即可選用。

　　在石油化工行業(yè)應(yīng)用最廣的是隔爆型(d)和本質(zhì)安全型(i)防爆模式。儀表設(shè)備標(biāo)識(shí)“i”是指儀表設(shè)備的防爆結(jié)構(gòu)形式為“本安”，即本質(zhì)安全電路。本質(zhì)安全電路“i”是指，正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的防爆性混合物。它又分為ia及ib兩個(gè)等級(jí)。

　　(1)Exia等級(jí)：在正常工作狀態(tài)下及電路存在兩起故障時(shí)，電路元件不發(fā)生爆燃，不能點(diǎn)燃防爆性氣體混合物的電氣設(shè)備等級(jí);

　　(2)Exib等級(jí)：在正常工作狀態(tài)下及電路存在一起故障時(shí)，電路元件不發(fā)生爆燃，不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備等級(jí)。

　　選用本安系統(tǒng)防爆時(shí)，一次儀表(現(xiàn)場(chǎng)儀表)必須與安全柵組合使用。

　　本安防爆組合條件：

　　安全柵和“貯能”儀表(如變送器等)連接時(shí)，這些儀表和連接導(dǎo)線都是安全柵的負(fù)載。必須依安全柵的、防爆參數(shù)加以計(jì)算，其系統(tǒng)組合：

　　系統(tǒng)組合條件：

　　VZ≤Vi

　　Imax≤Ii

　　Lc≤La-Li

　　Cc≤Ca-Ci

　　其中：

　　VZ為最高開路電壓;

　　Vi為一次儀表允許的最高輸入電壓;

　　Imax為最大短路電流;

　　Ii為一次儀表允許的最大分布電容;

　　Lc;為連接電纜允許的最大分布電感(防爆結(jié)構(gòu)檢測(cè)儀表時(shí)給出)

　　La為安全柵負(fù)載最大分電感(防爆機(jī)構(gòu)檢測(cè)儀表時(shí)給出)

　　Li為一次儀表內(nèi)等效電感(防爆機(jī)構(gòu)檢測(cè)是給出)

　　Cc為連接電纜允許的最大分布電容

　　Ca為安全柵負(fù)載最大分布電容

　　Ci為一次儀表內(nèi)等效電容(防爆結(jié)構(gòu)檢測(cè)儀表時(shí)給出0;

　　當(dāng)一次儀表與安全柵的本安限制等級(jí)不同時(shí)，聯(lián)系和組成防爆系統(tǒng)后只能降級(jí)使用。

　　如果儀表設(shè)備的防爆標(biāo)識(shí)是(d)，那么就說明這類儀表是隔爆型儀表。一般我們說，帶電設(shè)備內(nèi)部的爆炸性氣體(蒸汽)發(fā)生爆炸時(shí)絕不會(huì)引起外部的爆炸性氣體發(fā)生爆炸，具有這種性能的帶電設(shè)備就叫隔爆型設(shè)備。

　　隔爆型儀表的特點(diǎn)主要有一個(gè)可靠的隔爆外殼，它將可能產(chǎn)生火花和危險(xiǎn)溫度的儀表傳感器、電子電路及接線端子等，都放在隔爆外殼里，達(dá)到外殼內(nèi)可能發(fā)生的爆炸而不影響周圍可燃易燃性易爆物質(zhì)，他的設(shè)計(jì)方法和隔爆型電路和電機(jī)基本相類似，如外殼的各配合面(隔爆面)的間隙大小和長(zhǎng)度要符合GB3836.2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，另一方面外殼有一定的機(jī)械強(qiáng)度，須達(dá)到外殼內(nèi)部爆炸參考?jí)毫Φ?.5倍壓力不損壞和變形等。

　　總之，在石油和化工的自控設(shè)計(jì)中，解決防爆問題的手段隨著科學(xué)的發(fā)展日益更新、多種多樣，但我們工程設(shè)計(jì)人員必須時(shí)刻提醒自己，工業(yè)生產(chǎn)，安全第一。