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    行業新聞

    防爆監控術語

    發布時間:2021-04-14點擊量:8

    從整體來說,防爆監控的范圍及其廣泛,不但日常生活中可能會涉及,在化工,研發,醫藥,能源石油等行業更是需要.尤其在對社會安全和責任要求更為廣泛的今天.石油、化工、煤炭和國防等許多工業部門,在生產、加工、運輸和貯存的各個過程中,經??赡苄孤痘蛞缟⒊龈鞣N各樣的易燃易爆氣體、液體和各種粉塵及纖維。這類物質與空氣混合后,可能成為具有爆炸危險的混合物,當混合物的濃度達到爆炸濃度范圍時,一旦出現火源即會引起爆炸和發生火災等嚴重事故。因此在這類危險環境中使用的電氣設備都必須時經過專業機構認證的具有防爆性能的產品。


    1、危險場所的劃分


    根據國際電工委員會(IEC)制定的關于危險環境的劃分中明確規定。


    在大氣條件下,粉塵或纖維狀的可燃物質與空氣形成混合物在點燃后,燃燒傳至部分未燃混合物的環境為爆炸性粉塵環境,稱為I類環境;


    在大氣條件下,氣體、蒸氣或薄霧狀的可燃物質與空氣形成混合物在點燃后,燃燒傳至全部未燃混合物的環境為爆炸性氣體環境,稱為II類環境。


    危險場所是指危險環境出現或預期可能出現的數量達到足以要求對電氣設備的結構、安裝和使用采用專門措施的區域,根據爆炸性環境出現的頻率和持續時間把危險場所劃分為不同的區域。


    1.1 爆炸性粉塵環境危險區域的劃分


    根據可燃性粉塵/空氣混合物出現的頻率和持續時間及粉塵層的厚度進行分類,可分為20區、21區和22區。


    20區:在正常運行過程中可燃性粉塵連續出現或經常出現,其數量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物,可能形成無法控制和極厚的粉塵層的場所及容器內部。


    21區:在正常運行過程中,可能出現粉塵數量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物但未劃入20區的場所。該區域包括與充入排放粉塵點直接相鄰的場所、出現粉塵層和正常操作情況下可能產生可燃濃度的可燃性粉塵與空氣混合物的場所。


    22區:在異常條件下,可燃性粉塵云偶爾出現并且只是短時間存在、或可燃性粉塵偶爾堆積或可能存在粉塵層并且產生可燃性粉塵空氣混合物的場所。如果不能保證排除可燃性粉塵堆積或粉塵層時,則應劃分未21區。


    1.2 爆炸性氣體環境的危險區域劃分


    根據可燃性氣體出現的頻率和持續時間將危險場所劃分為0區、1區和2區。


    l 0區:爆炸性氣體環境連續出現或長時間存在的場所,危險環境存在的時間大于1000小時/年。


    l 1區:在正常運行時,可能出現爆炸性氣體環境的場所,危險環境存在的時間在10~1000小時/年之間。


    l 2區:在正常運行時,不可能出現爆炸性氣體環境,如果出現也時偶爾發生并且僅是短時間存在的場所,危險環境存在的時間少于10小時/年。


    在此,“正常運行”是指正常的開車、運轉、停車,易燃物質產品的裝卸、密閉容器蓋的開閉,安全閥、排放閥以及所有工廠設備都在其設計參數范圍內工作的狀態。


    2、氣體組別與溫度組別


    對于II類爆炸性氣體環境來說,按照爆炸性氣體混合物最大試驗安全間隙或最小點燃電流比,將爆炸性氣體分為A、B、C三個組別。氣體分組和點燃溫度在一定環境溫度和壓力下與可燃性氣體和空氣的混合濃度有關。


    溫度組別是在爆炸性環境中使用的電氣設備按其最高表面溫度來劃分的,最高表面溫度時電氣設備在規定范圍內的最不利運行條件下工作時,可能引起周圍爆 炸性環境點燃的電氣設備任何不見或電氣設備的任何表面所達到的最高溫度。爆炸性氣體環境的溫度組別分為T1至T6 六組,在假定基礎環境溫度為40℃時,各組別的溫度為 T1—450℃、T2—300℃、T3—200℃、T4—135℃、T5—100℃、T6—85℃。下面就是一些典型的爆炸性氣體對應的氣體組別和溫度組 別。


    對于爆炸型粉塵環境,按照粉塵的點燃溫度劃分為T11、T12、T13三組,分別對應點燃溫度為:T11——大于270℃;T12——200℃;T13——150℃。


    對于電壓不超過1.2V、電流不超過0.1A,且能量不超過20微焦或功率不超過25mw的電氣設備,在經過防爆檢驗部門認可后,可直接使用于工廠爆炸性氣體環境中和煤礦井下。


    3、爆炸防護的基本原理


    現代用于工業生產的可燃物種類繁多,數量龐大,而且生產過程情況復雜,因此需要根據不同的條件采取各種相應的防護措施。從爆炸破壞力的形成來看,爆炸一般需要具備5個條件:


    ⑴提供能量的可燃性物質(釋放源);


    ⑵輔助燃燒的助燃劑(氧化劑);


    ⑶可燃物質與助燃劑的均勻混合;


    ⑷混合物放在相對封閉的空間(包圍體);


    ⑸有足夠能量的點火源。


    上述條件中的點火源、可燃物質和助燃劑是燃燒爆炸的三要素,防爆技術就是根據這些爆炸條件,采取相應的技術措施和管理措施,達到預防事故的目的。


    3.1 可燃物濃度的抑制


    爆炸強度與爆炸性混合物的濃度有密切關系,爆炸強度隨濃度變化的關系近似于正辦周期的正弦曲線,濃度國低或過高都不能發生爆炸,這兩個點稱為爆炸下 限濃度和爆炸上限濃度。在爆炸下限濃度以下,由于可燃性物質的發熱量已經低到不能維持火焰在混合物中傳播所需要的最低溫度,因而該混合物不能被點燃;若濃 度逐漸增加而超過爆炸上限濃度時,雖然可燃物質增加,但助燃的氧氣濃度低于化學當量值,不能滿足混合物完全燃燒的需要,也不會發生爆炸。


    因此可以通過可燃物濃度的控制來預防爆炸事故的發生,或者把爆炸事故可能造成的破壞力降到最小限度。


    3.2 氧濃度的控制


    在爆炸氣氛中加入惰化介質時,一方面可以使爆炸氣氛中氧組分被稀釋,減少了可燃物質分子和氧分子作用的機會,也使可燃物成分和氧分子隔離,在它們之間形成一層不燃燒的屏障。當活化分子碰撞惰化介質粒子時會使活化分子失去活化能而不能反應。另一方面,若燃燒反應已經發生,產生的游離基將與惰化介質粒子發生作用,使其失去活性,導致燃燒連鎖反映中斷;同時,惰化介質還將大量吸收燃燒反應放出的熱量,使熱量不能聚積,燃燒反應不蔓延到其它可燃分子上去,對燃燒反映起到抑制作用。


    因此,在可燃物/空氣爆炸氣氛中加入惰化介質,可燃物組分爆炸范圍縮小,當惰化介質增加到足夠濃度時,可以使其爆炸上限和下限重合,再增加惰化介質濃度,此時可燃空氣混合物將不再發生燃燒。


    3.3 點火源的控制


    溫度對化學反映速度的影響特別顯著。對一般反應來說,若初始濃度相等,溫度每升高10℃反應速度大約加快2至4倍。因此,溫度(也就是通常所指的點火源)使加快反應速度,引起爆炸事故的最初因素,控制點火源使防止爆炸事故的重要措施之一。


    3.4 減弱爆炸壓力和沖擊波


    爆炸現象的重要特征之一就是爆炸物質爆炸時,產生的高溫高壓氣體產物以極高的速度膨脹,使包圍體內壓力驟增,進而使包圍體炸裂,形成沖擊波,造成破壞力。為了防止或減弱因爆炸而使包圍體內壓力的驟增,應盡可能地不使包圍體相對封閉。


    4、防爆電氣設備的類型


    4.1 隔爆型結構


    電火花及電弧可以引燃爆炸性混合物。由德國建立起來的間隙隔爆結構,是防止電弧等引燃周圍爆炸性混合物較可靠的方法。隔爆型結構的電氣設備在爆炸危險區域應用極為廣泛,它不僅能防止爆炸火燃的傳出,而且殼體又可承受一定的過壓。它具有一個足夠牢固的外殼, 能經受內部爆炸氣體混合物產生最大爆炸壓力的1.5倍并不得小于3.5×105 Pa的沖擊,確保不變形或損壞,不產生永久變形,并具有一定結構間隙以使噴射出來的燃燒生成物通過一定的法蘭長度冷卻到低于外部爆炸性混合物的自燃溫度。 結構間隙可以是平面結合面或圓筒結合面組成,還可以是曲路、螺紋或屏障式等結構組成。除此之外。如微孔、網罩、疊片、充砂等結構也屬于這種原理的防爆形 式。用于煤礦井下的隔爆型電氣設備更要堅固。


    用于I類采掘工作面的設備,外殼須采用鋼板或鑄鋼制成;I類非采掘工作面的設備,其外殼可用牌號不低于HT25-47灰鑄鐵制成;I類攜帶式設備和 II類設備,外殼可用抗拉強度不低于117.6N/mm2(12kg /mm2)、含鎂量不大于0.5%(重量比)的輕合金制成。


    4.2 增安型結構


    增安型機構在防爆電氣設備上使用得也很廣泛,如電動機、變壓器、燈具 和帶有電感線圈的電氣設備等。它是在設備上采用以系列的安全措施,如使用高質量的絕緣材料、降低溫升、增大電氣間隙、提高導線連接質量等,使其在最大限度 內不致產生電火花、電弧或危險溫度,或者采用有效的保護元件使其產生的火花、電弧或溫度不能引燃爆炸性混合物,以達到防爆的目的。


    還有一種與增安型防爆措施類似稱為無火花型,它是一種再正常運行時不產生火花和危險高溫,也不能產生引爆故障的電氣設備。與增安型相比,只是沒有規定再增加一些附加措施來提高設備的安全可靠性。因此,無火花型的安全性比增安型要低,只能用于2區危險環境。


    4.3 正壓型結構


    這種結構的電氣設備的防爆原理是:保證內部保護氣體的壓力高于周圍以免爆炸性混合物進入外殼,或足量的保護氣體通過外殼使內部爆炸性混合物的濃度降至爆炸下限以下。


    在一般情況下,電氣設備內部不得有影響安全的通風死角。在正常運行時,出風口的風壓或充氣氣壓不得低于一定的數值,否則將立刻發出報警或切斷電源。設備內部的火花、電弧不允許從任何間隙初或出風口吹出來。


    正壓型結構在使用上與爆炸物質的級別無關,多用于內部元件易損壞的設備或大型電氣設備上,或以自燃點為T4、T5為對象的很難制成其它防爆結構形式的電氣設備上。


    4.4 充砂型結構


    充砂型結構是在外殼內充填砂?;蚱渌幎ㄌ匦缘姆勰┎牧?,使之在規定的使用條件下,殼內產生的電弧或高溫均不能點燃周圍爆炸性氣體環境的結構。


    當采用的介質使顆粒狀的固體(一般是石英砂)作為隔離介質時,稱為充砂型電氣設備;而采用的介質時固化物填料(一般位環氧樹脂),把引燃源澆封在填料里面,而于外面爆炸性混合物隔離時,也稱為澆封型電氣設備。


    4.5 本質安全型結構


    本質安全型結構僅適用于弱電流回路,如測試儀表、控制裝置等小型電氣設備上。無論是正常情況下,還是非正常情況下產生的電火花或危險溫度,都不會使爆炸物質引爆,因此使安全性較高的防爆結構,其中電路或設備上的所有元件表面溫度必須小于規定,以防止熱效應引起的點燃。


    本質安全型防爆結構的電氣回路必須于其它電路相隔離,以防混線電磁或靜電感應,特別使結構外部的配線,要采取周密的措施,才能確保電氣設備和配線的防爆性能。


    4.6 防爆充油型結構


    防爆充油型結構在使用上與傳爆等級無關,適合于小型操作開關上。充入的油液應具有較高的化學穩定性,為了觀察油位的高度,設備應裝有油位指示器或油位信號裝置。


    油浸型防爆結構的開關、控制器等設備,由于油的劣化或泄漏等原因,設備損壞很難維修,需要特別注意。另外,由于傾斜或油面搖動而使防爆性能受到損害時,設備不能再繼續使用。


    4.7 爆炸性粉塵環境的防爆結構


    粉塵防爆電氣設備是采用限制外殼最高表面溫度和采用“塵密”或“防塵”外殼來限制粉塵進入,以防止可燃性粉塵點燃。該類設備將帶電部件安裝在有一定 防護能力的外殼中,從而限制了粉塵進入,使引燃源與粉塵隔離來防止爆炸的產生。按設備采用外殼防塵結構的差別將設備分為A型設備或B型設備。 按設備外殼的防塵等級的高低將設備分為20、21和22級,分別適用于20、21或22區粉塵危險場所。


    5、爆炸性氣體環境中電氣設備的防爆類型的選擇


    對于不同區域的爆炸型氣體環境(II類環境),需要根據實際需要選擇不同結構的防爆類型。


    爆炸危險區域




    適用的防爆類型




    符號




    0區




    本質安全型(ia級)




    ia




    1區




    其它特別為0區設計的電氣設備




    s




    適用于0區的防爆類型








    隔爆型




    d




    增安型




    e




    本質安全型




    ib




    充油型




    o




    正壓型




    p




    充砂型




    q




    2區




    適用于0區或1區的防爆類型








    2區




    無火花型




    n




    在平常實際使用中可能很容易的看到,許多防爆電氣產品在一個產品中就采用了多種防爆保護方法。例如,照明裝 置可能采用了增安型保護(外殼和接線端盒)、隔爆型保護(開關)和澆封型保護(鎮流器)。這樣能夠使制造商采用最適用的復合防爆保護方法。有一點要注意的 是,產品銘牌上列出采取的防爆方法的順序將往往告訴用戶產品的結構,如一個產品被標識為 Ex de,則極可能為隔爆型而其中帶有增安型部件。另一個產品被標識為Ex ed, 則極可能不是隔爆型外殼(例如不銹鋼或強化聚脂玻璃),而帶有隔爆開關或部件安裝其中。 兩種產品可能均適用于1區,但他們是使用不同的防爆保護措施達到同樣的目的??筛鶕约旱膶嶋H需要和所了解信息,來選擇可提供在費用、性能和安全方面達到 最佳平衡的防爆型式的產品


    6、防爆設備的標志


    6.1 爆炸性氣體環境防爆設備標志


    II類防爆設備的標志按照防爆公用標志、設備防爆型式、設備環境組別、氣體組別和溫度組別的順序依次標記。


    防爆公用標志——國際電工委員會(IEC)標志“Ex”;


    歐洲電工委員會(CENELEC)標志“EEx”


    防爆型式標志:隔爆型——“d”; 充油型——“o”;


    增安型——“e”; 無火花型——“n”;


    正壓型——“p”; 澆封型——“m”;


    充砂型——“q”; 特殊型——“s”;


    本質安全型——“i”,還細化為“ia”和“ib”級。


    設備環境組別標志——I類、II類


    氣體組別標志——A、B、C


    溫度組別標志——T1至T6


    如Ex d II C T6,表示隔爆型防爆設備,可應用于爆炸性氣體環境,C氣體組,溫度組別T6。


    6.2 爆炸性粉塵環境防爆設備標志


    I類防爆設備的標志按照防粉塵點燃公用標志、設備類型、設備等級、溫度組別的順序依次標記。


    防粉塵點燃公用標志——“DIP”


    設備類型——“A”、“B”


    設備等級——“20”、“21”、“22”


    溫度組別標志——T11至T13


    如DIP A 21 T13,表示可用于21區A型設備,溫度組別T13。


    第二章 工業電視系統中的防爆設備


    1、防爆電器的種類


    凡是在爆炸性危險環境下使用的電氣設備都應該具有與環境防爆級別相當或高于該級別的防爆等級。在實際使用中多以隔爆型和增安型結構為主,并配合以其它防爆結構。


    1.1 防爆控制箱類


    此類設備包括用于控制照明系統的照明配電箱和用于控制動力系統的動力箱。這類產品大部分結構為組合式,外殼多以鑄鋁合金材料制作,也有使用鋼板、不銹鋼或絕緣材料制作的。防爆控制箱內部主要由斷路器、接觸器、熱繼電器、轉換開關、信號燈、按鈕等元件組成,制造廠還可以根據用戶需要來選擇設備。此類產品的防爆等級可以達II C T6。


    1.2 防爆起動器類


    此類產品包括手動起動器、電磁起動器、可逆電磁起動器、饋電開關等產品。防爆起動器類產品作為終端設備,屬于應用十分廣泛的產品,其外殼通常由鑄鋁 合金或鋼板制成。內部一般由接觸器、電動機保護系統、信號燈、按鈕和自耦變壓設備組成,具有就地控制、遠距離控制和自動控制功能,也由的產品中安裝斷路器 作為總開關。


    1.3 防爆控制開關類


    這類產品市場需求量相對較大,主要包括照明開關、轉換開關、行程開關、拉線開關燈小型防爆產品,其外殼通常采用鑄鋁合金壓鑄而成的復合結構。這類產品的特點是體積小,內部元件單一,結構簡單容易制作。


    1.4 防爆主令電器類


    主令電器是用作閉合或斷開控制電路,以發出命令或程序控制的開關電器,主要包括控制按鈕合操作柱。防爆控制按鈕外殼一般使用聚碳酸脂,玻璃纖維增強 不飽和聚樹脂或ABS塑料注塑來制造,也有少量使用鑄鋁材料的。這類設備的一般結構為增安型外殼,內裝隔爆型元件,而且可以實現防腐功能。


    操作柱主要由主箱、接線箱合支柱組成。設備的主箱合接線箱材質基本上用鑄鋁合金材料制造,內部由各種儀表、轉換開關、按鈕和信號燈燈元件組成,并可以根據不同需要進行組合。


    1.5 防爆接線箱類


    電氣設備在使用中須經電纜或電線與供電網絡連接起來,形成系統來完成其使用功能。但是連接導線或線纜不能無限長,而且在連接過程中由很多地方需要串聯、并聯進行導線分接。這就勢必造成接頭部分外濾,容易引發事故。防爆接線箱類產品就是為解決這類問題而生產的產品,以求進一步保證安全生產。


    這類產品包括接線箱、接線盒、穿線盒、吊線盒、分線盒燈。外殼主要由鑄鋁合金制造,根據需要設有很多進線和出線引入裝置,箱內裝有接線端子,用來進行連接或分接之用。這類產品大部分制成隔爆型或增安型,體積有大有小,差異較大。


    1.6 防爆燈具類


    這類產品是最為常見的電器設備,也是防爆產品中產量最大,使用最多的產品,而且由于其特定功能,造成損耗大、更換量大的特點。從防爆性能來說,基本都采用隔爆型為主,外殼材質以鑄造鋁合金居多,基本上可以滿足用戶在II C級以下場所的各種照明和顯示功能需要。


    1.7 防爆連接類


    防爆連接件主要功能是進行電纜連接和電纜分支之用。主要產品為防爆插銷和防爆電源插座箱,產品外殼有金屬和塑料材質制成,內部主要由接插件組成,有的產品加裝由帶斷點的開關。這類產品大部分是用手直接操作,所以對絕緣性能要求一般較高,切不可忽視。


    1.8 防爆風扇類


    此類產品主要包括防爆吊扇、防爆排風扇和防爆軸流風機等產品,其結構由防爆電機、防爆接線盒和防爆調速控制器及葉片組成。


    1.9 具有發熱功能的防爆電器類


    石化企業在生產過程中經常需要一些加熱設備和電氣取暖設備,主要產品包括防爆電暖器、防爆加熱器。防爆控制變壓器和防爆鎮流器等產品在運行中也會發 熱,所以應該劃歸此類產品。防爆發熱設備主要元件為繞組、控制器和接線盒等元件組成,往往具有對溫度進行控制或監視的保護功能。這類產品多為隔爆型。


    1.10 防爆報警電器類


    在某些生產場合,往往需要一些燈光和聲響來提示人們的行動,在含有爆炸性危險氣體的環境中,這類電器就顯得更加重要。這類產品有防爆指示燈、防爆電鈴、防爆電笛、防爆蜂鳴器等產品,結構通常為隔爆型,由鑄造鋁合金制成,防爆接線盒盒防爆殼體為其主要結構件。


    1.11 防爆電磁鐵類


    這類產品主要有防爆電磁鐵、防爆電磁閥、防爆電磁驅動器等產品,其結構大部分為隔爆型、用鑄鋼或鑄鐵制造,該類設備不可長期通電,否則容易過熱造成危險。


    1.12 防爆其它類


    在實際使用中經常會遇到很多特殊的要求,就需要制造出特殊的防爆電器產品,該類產品屬于非標產品,主要有電工儀表、溫度變送器、壓力變送器、液位計、定量控制儀、點火裝置、攝象機等產品。其型式一般位隔爆型或增安型結構,也有很少設備為本質安全型產品,這些產品工作電壓和電流一般都比較低。


    除了上述列舉的防爆設備分類以外,還有一些產品,如變徑接頭、密封接頭、管接頭、活接頭、撓性連接管等防爆產品的輔助件,這些產品廣泛地使用在各種危險環境。


    2、工業電視系統中的防爆設備


    工業電視系統屬于弱電系統的子系統之一,傳輸與處理的對象主要是圖象、聲音、通訊等信息,即信息的傳送與控制,其特點是電壓低、電流小、功率小、頻率高,主要考慮的問題是信息傳送的效果,如保真度、速度、廣度和可靠性等。


    通過安裝在危險環境現場的攝象機、監聽器等設備,不僅可以監視現場是設備的運行狀態、加強現場監視區域的安全防范,同時可以及時發現險情并給予報警及火災的確認。


    工業電視系統應用于危險環境的設備主要是安裝在現場的前端設備,通用的攝象機、鏡頭、解碼器、云臺等 設備都不具有防爆性能,因此使用于爆炸性危險環境的工業電視前端設備需要選擇適用于現場危險環境的防爆防護裝置基本都屬于防爆電氣設備中的其它類別,這些 防爆裝置主要是使攝象機、鏡頭、云臺等電器設備在危險環境中應用時不會引起燃燒甚至爆炸的危險。一般來說,這些設備都采用鑄鋁或不銹鋼制成堅固的隔爆型防 爆外殼。


    工業電視系統中的控制設備一般都會安裝在非危險區域,因此不需要考慮設備的防爆性能盒額外的防護措施。


    2.1 隔爆型防爆防護罩


    采用隔爆結構的防爆原理,使用厚壁鑄鋁或不銹鋼材料制造成腔體形防護罩,視窗玻璃采用鋼化玻璃。防爆防護罩除了具有相關的防爆等級外和普通的防護罩的功能基本一致,同樣具有風扇、遮陽罩、加熱器、雨刷器等配件,以便防爆防護罩可以適應更為惡劣的氣候環境。


    將攝像機、鏡頭安裝在防護罩內,如果有爆炸性氣體進入到防護罩中,這些氣體在防護罩內可能被引燃,爆炸的結果不會破壞防護罩的完整性,也不會將明火或高溫傳遞到防護罩之外而點燃防護罩外部空間的可燃氣體。


    對于粉塵性爆炸環境,防護罩的高密封性將阻止可燃性粉塵進入到防護罩內部而發生危險。


    防爆防護罩有若干個引線管和經過認證符合相應防爆級別的密封截止堵頭,并隨機配有經認證的防爆電纜密封管,可以在安裝設備引入電纜時使用。


    防爆防護罩在爆炸性氣體危險環境中可以達到Ex d II C T6等級,防護等級可以做到IP67。


    2.2 隔爆型防爆云臺


    與防爆防護罩相同,防爆云臺一般也采用隔爆型防爆結構,云臺的電機、接線端子都內置于防爆腔體內,如果有爆炸性氣體進入到防爆云臺腔體中,這些氣體 在云臺的腔體內可能被引燃,爆炸的結果不會破壞云臺的完整性,也不會將明火或高溫傳遞到云臺之外而點燃防護罩外部空間的可燃氣體。


    對于粉塵性爆炸環境,云臺的高密封性將阻止可燃性粉塵進入到云臺內部而發生危險。


    防爆云臺有一個引線管,并隨機配有經認證的防爆電纜密封管,可以在安裝設備引入電纜時使用。


    2.3 防爆接線箱


    工業電視系統中的防爆控制箱與常規防爆設備的防爆控制箱有所不同,它不僅包含作為電纜連接的分線盒、接線盒、接線箱,并且通常作為前端解碼器、防雷器、電源供電設備(如穩壓電源、空氣開關)等電器設備的防爆外殼。


    一般來說,由于工業電視系統在實際應用中設備的數量、尺寸等不盡相同,因此所能選擇的防爆接線箱的差異也會很大,無法在實際的標準防爆接線箱類產品中選擇,通常都是按照實際需要的防爆等級、尺寸大小、安裝方式等指標定制,因此有時也可以將其劃歸為防爆其它類產品之中。


    對于不需要安裝電器設備而直接為了實現電纜的連接、分接,可以直接選擇標準的防爆接線盒。


    工業電視防爆接線箱同樣采用了隔爆型結構,電器設備、電纜接頭都內置于防爆接線盒的腔體內,有爆炸性氣體進入到防爆接線箱腔體中,這些氣體在云臺的腔體內可能被引燃,爆炸的結果不會破壞防爆接線箱的完整性,也不會將明火或高溫傳遞到接線箱之外而點燃外部空間的可燃氣體。


    對于粉塵性爆炸環境,防爆接線箱的的高密封性將阻止可燃性粉塵進入到接線箱內部而發生危險。


    防爆接線箱/盒在爆炸性氣體危險環境中可以達到Ex d II C T6等級,防護等級可以做到IP65。


    2.4 防爆產品配件


    在工業電視系統中常見的防爆產品附件為防爆撓性管、防爆截止隔離堵頭、防爆密封接頭、防爆管接頭等。一般來說,對于防爆密封接頭、隔離堵頭、防爆管 接頭等配件在選擇防護罩、云臺及接線箱時都會由原廠直接配備,實際使用中之需要選擇合適管徑、合適接口的防爆撓性管用于連接設備之間的電纜即可。


    防爆撓性軟管用于各個防爆設備之間的引入、引出線連接和在危險區域與非危險區域的布線過渡連接。防爆撓性管可以減輕安裝施工難度,保護電纜防止風吹雨淋、陽光直射,延長電纜使用壽命,同時還可以起到氣密作用,提高防爆性能。防爆撓性管一般都采用高強度橡膠護套。


    密封接頭、防爆管接頭用于設備之間撓性軟管的連接以及夾緊電纜,增強設備整體的防爆性能,密封接頭、防爆管接頭一般采用鑄鋁合金、不銹鋼等材料制成。


    防爆密封膠泥采用高分子聚合物和添加劑、穩定劑等材料制成,是一種無毒無腐蝕、無規則的膠泥形,作為鋼管和電纜配線工程、防爆隔離密封之用。 


    第三章 爆炸性危險環境中的工業電視系統設計


    1、設計依據


    對爆炸性危險環境中的工業電視系統設計除了按照常規工業電視系統設計標準和規范以外,還必須遵守在爆炸性環境下電氣和應用電視系統設計標準。常見的設計依據如下:


    《民用閉路監視電視系統工程技術規范》GB50198-94


    《中華人民共和國公共安全行業標準》GA/T70-94


    《工業電視系統工程設計規范》GBJ115-87


    《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94


    《工業企業通信設計規范》GBJ42-81


    《建筑電氣安裝工程質量檢驗評定標準》GBJ303-88


    《中國電器裝置安裝工程施工及驗收規范》GBJ232-82


    《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》FBJ93-86


    《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》GBJ232-90、92


    《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92、GA/T74-94


    《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92


    《防爆應用電視總技術條件》GB/T15411-1994


    《隔爆型防爆應用電視設備防爆性能試驗方法》GB/T13953-1992


    《爆炸性氣體環境用電氣設備》GB3836-2000


    《建筑物防雷設計規范》GB50057-94


    2、爆炸性危險環境的工業電視系統的實際設計


    爆炸性危險環境中的工業電視系統從系統的結構、設備選擇、使用功能等方面與常規工業電視系統完全一致,不同的是對實際安裝在危險環境中的設備、線纜的選擇、安裝有所不同,需要選擇具有防爆性能的設備或采取額外的防爆方式進行保護。


    2.1 防爆區域的確定


    對易燃易爆環境的電氣設計的首要工作就是要確定危險環境區域和等級,這將直接影響到設備選擇、電線電纜選擇與敷設、安裝等一系列工作。


    設計時應根據釋放源的級別和位置、易燃物質的性質、環境情況等因素,確定危險環境的環境類別、區域、氣體組別、溫度組別等實際等級,例如確定危險環境屬于爆炸性氣體環境,實際的防爆等級為Ex d II B T3。


    一般來說,對實際環境的區域確定是由建設單位來決定的。


    2.2 防爆設備的選擇


    在危險區域安裝的所有設備必須具有相應的防爆等級,如果不具備防爆性能,就需要考慮使用額外的防爆措施,最為常見的就是為非防爆的設備加裝隔爆結構的防爆外殼。


    根據前一章對工業電視設備的介紹,爆炸性危險環境中工業電視系統中所使用的防爆設備主要集中前端設備,控制和顯示設備除了特殊應用場合外都安裝在非防爆區,因此不需要考慮防爆問題。


    一、防爆防護罩的選擇


    在選擇防爆防護罩時需要考慮下面各項因素:


    1.防護罩的防爆等級


    要根據實際確定的危險區域選擇大于或等于所需防爆等級的防爆防護罩。


    2.防護罩的防護等級


    具有爆炸性危險環境既可能是室內環境,也可能是室外環境,尤其室室外環境中的砂、塵、雨、霧等、濕氣、高溫、低溫等自然條件同樣存在,并且隨著地域的不同其惡劣程度也由所不同。因此,在選擇防爆防護罩時還要充分考察現場的自然氣候環境條件,選擇合適的防護等級。


    對于粉塵爆炸性危險環境來說,對于設備的防塵性已經在其防爆要求中得到體現,因此一旦將設備應用在較為惡劣的室外環境時就要考慮設備的防水性。


    對于氣體爆炸性危險環境來說,符合防爆等級并不代表設備有很高的防塵、防水性能,因此也要充分考慮設備的防護等級。


    3.防護罩的輔助設備


    與通用防護罩一樣,防爆防護罩一般也可以配置遮陽罩、風扇、雨刷、加熱器等輔助設備,以便能使攝象機鏡頭可以在較為惡劣的自然環境中正常工作,獲得自然、清晰的圖象。


    根據對現場環境條件的考察來選擇安裝適用的輔助設備。


    需要注意的是,所安裝的輔助設備都應該是內置于防爆防護罩內部的,不能有任何電氣設備暴露在防爆防護罩外,以免破壞防爆防護罩整體的防爆等級。


    另外,防爆防護罩一般都隨機配有一定數量的防爆密封引線管,設計時需要考察進入防護罩內部線纜的線徑和數量,計算隨機提供的防爆密封引線管數量是否充足,否則需要增加訂購數量。


    4.防護罩的內部尺寸


    實際選擇的防爆防護罩應該具有足夠大的內部空間以容納攝象機、鏡頭和其它防護罩輔助設備,同時還要考慮設備安裝時必須使用的附件和其它設備,如攝象機的BNC插頭、防雷器等。如果防護罩具有內置解碼器的功能,那么對防護罩內部尺寸的要求就更為苛刻。


    二、防爆云臺的選擇


    防爆云臺的選擇與防爆防護罩的選擇要求基本一致,同樣需要考慮防爆等級、防護等級、密封引線管數量等方面因素,另外還要考察攝象機、鏡頭、防護罩總成的重量,以便準確選擇合適載重的防爆云臺。


    防爆云臺和防爆防護罩一般都選擇同一品牌系列產品,這樣,兩種設備就可以很容易進行組裝。如果需要選擇不同品牌的產品,就需要重點考察兩種設備安裝結合面的適配性。


    三、防爆接線箱和接線盒的選擇


    在工業電視系統中,使用防爆接線箱主要是為了放置前端解碼器、防雷器、電源空氣開關、接線端子等設備或元件。


    防爆云臺的載重、自重都大于通用云臺,其功耗也大于通用云臺,因此解碼器選擇要充分考慮其負載驅動能力,同時還要考慮與控制設備的協議兼 容。在爆炸性危險中使用的解碼器同樣需要具有適當的防爆級別,對解碼器的實際選擇一般可參考下列三個步驟:首先,考察解碼器能夠內置于防護罩內,如果可以 就直接選用控制系統同品牌的解碼器,這樣可以充分實現系統功能,并且部需要額外地訂購防爆外殼,其缺點是占用防護罩的內部空間;其次,考察控制器廠商能否 提供同品牌的防爆解碼器,或者是選擇與控制系統協議兼容的防爆解碼器;第三,就是為解碼器定制防爆外殼。


    如果使用了定制的防爆外殼,那么防爆外殼的內部可以擴大,不僅放置解碼器,還可以放入其它電氣設備,減少防爆管與防爆設備的接頭數量。如果使用防護罩內置式解碼器或防爆解碼器,其它電氣設備的安裝同樣需要選擇防爆等級合適的防爆外殼。


    對于使用電纜傳輸的系統,應盡量避免線纜接頭,如果需要可以在線纜串接、并接處安裝防爆接線盒加以保護。


    四、防爆配件的選擇


    在實際的工業電視系統應用中,最常用的防爆配件就是各種密封接頭、密封引線管、撓性軟管等。密封接頭、密封引線管一般都是由防爆設備廠家提供,但數量有可能不足,因此需要根據實際的用量向防爆設備提供商定購,以保證密封接頭、密封引線管與防爆設備的配合。


    撓性軟管一般用于各個防爆設備(防爆防護罩、防爆云臺、防爆箱等)之間線纜連接以及線纜從非危險區域引入危險區的短距離電纜敷設。選擇撓性軟管最重 要的就是撓性管的內徑和接頭。不同數量和線徑的電纜對撓性管的尺寸的要求不同,不同防爆設備密封引線管的螺紋、管徑對撓性管接口要求也不相同,因此需要充 分了解防爆設備的引線管接口、電纜數量和線徑等實際數據,并按照適當的電纜長度來選擇撓性管。


    有的防爆設備隨機提供密封膠泥,來密封引入設備線纜的引線管,如果設備沒有提供,需要根據實際危險區域的等級加以選擇。


    2.3 電纜的選擇


    根據國標GB50058-92《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》中的要求,對于爆炸性氣體環境中1區銅芯控制電纜的最小截面為2.5mm2,在2區內銅芯控制電纜的最小截面為1. 5mm2。電纜應該選擇阻燃電纜。


    第四章 爆炸性危險環境中的工業電視系統安裝


    在爆炸性危險環境中工業電視系統的安裝施工除了要遵守通用工業電視系統相關的國家標準和規范以外,還要遵照有關的爆炸性危險環境電氣設備的安裝標準與規范,在二者出現矛盾之處應以爆炸性危險環境電氣設備安裝標準執行。


    1、線纜的敷設


    根據規范要求和經驗,在易燃易爆環境車間的配電線路設計一般都以橋架為主,鋼管與電纜溝的敷設為輔,所有使用的電纜應使用阻燃電纜。


    線纜敷設的路由應盡量遠離爆炸源和爆炸性物質輸送的管道。對于爆炸性氣體環境中應考察易燃易爆氣體的比重,如果危險氣體的比重比空氣輕,線纜應盡量敷設在下面(沿墻或地埋);而對于危險氣體比空氣輕的環境,線纜應盡量敷設在上面(沿墻或架空)。


    正常情況下,在±0.00m平面,先由室外橋架引入,進入室內后至設備附近沿墻或柱引下至電纜溝(敷設完畢后封死,以防進水和白蟻侵害),然后穿管沿地面敷設至設備旁,再用防爆撓性管接入到防爆設備。


    對于高出±0.00m的平面上,電氣線路基本上都是由橋架架空引入,然后由橋架穿管架空敷設至防爆設備旁,再用防爆撓性管接入防爆設備。


    敷設電氣線路的溝、橋架或鋼管所穿過的不同區域之間墻或樓板處的空洞應采用非燃性材料(如100#水泥砂漿)嚴密堵塞。


    電纜線路不應有接頭,穿線鋼管應采用低壓流體輸送用鍍鋅鋼管。管道連接處需套絲連接,32mm以下管徑至少需要套接5扣,32mm以上管徑至少需要套接6扣。


    管道中間連接處還需要使用電氣連接線,確保管道電氣貫通。


    2、專用防爆工具


    通常由鋼鐵材料制成的釬、鎬、錘、鉗、扳手、吊具等工具與設備在激烈動作或失手跌落時發生的摩擦、撞擊火花時隱蔽的點火源,因此在危險環境中安裝設備需要使用不發生摩擦及撞擊火花,甚至不產生熾熱高溫表面,由特殊材料制成的專用防爆工具。


    鋼鐵材料的硬度時隨含碳量的增加而提高的,而鋼鐵材料中的碳時產生摩擦火花的根源。防爆工具采用銅合金,在強度和硬度都較低的純銅中添加鈹、鋁、 鈦、鎳、鎂等熔煉成銅基合金,強度和硬度得到提高,由于不含碳摩擦或撞擊時不會產生火花;銅合金的強度、硬度及導熱性都比鋼鐵材料好,局部摩擦點會發生塑 性變形而避免摩擦能量集中在個別接觸點上,并且能將摩擦產生的熱量迅速分散到基體而減少摩擦撞擊點出現熾熱高溫的危險。


    當前工業上已由鉸青銅、鋁青銅、J892銅合金等多種銅基合金成功地應用在防爆工具中。


    防爆工具一般分為防爆手工具、防爆氣動和液動工具以及專用工具等,包括各種扳手、鉗子、錘鑿、刀具等;


    3、設備的安裝


    防爆設備的自身重量和載重一般都較大,在實際安裝時首先要選擇穩定、堅固的安裝面和足以承載設備總成的支撐設備。


    設備的所有電氣連接接頭都應該處于防爆設備腔體或隔爆型防爆接線箱腔體內部,設備之間的連接使用防爆撓性管,防爆密封引線管應使用防爆設備隨機提供的產品或選擇符合現場環境防爆等級的產品,根據危險區域的不同對于引線管穿入電纜后應加膠泥密封。


    如果設備具有轉動或移動功能,引入設備的電纜和撓性管應該留有足夠的余量,避免引設備轉動拉斷撓性管接口及電纜,使裸線暴露在危險環境之中。


    4、接地


    ·系統的接地,宜采用一點接地方式。接地母線應采用銅質線。接地線不得形成封閉回路,不得與強電的電網零線短接或混接;


    ·系統采用專用接地裝置時,其接地電阻不得大于4Ω;采用綜合接地網時,其接地電阻不得大于1Ω;


    ·光纜傳輸系統中,各監控點的光端機外殼應接地,且宜與分監控點統一聯接接地。光纜加強芯、架空光纜接續護套應接地;


    ·架空電纜吊線的兩端和架空電纜線路中的金屬管道應接地;


    ·在0區至1區、1區至2區過渡應用中,在進入另一危險區域之前必須做接地;


    ·地線不能小于6mm2;


    ·設備與接入設備前的隔爆接線盒間用防爆撓性管連接,分別重復接地并保證電氣貫通。


    5、防雷


    在危險環境中的是設備主要是前端設備,而且有的是安裝在室外。對于危險環境中設備防雷主要是指前端防爆設備的防雷。對于處于非危險區域的控制設備按照應用電視系統控制機房的防雷方法執行。


    在中華人民共和國國家標準《建筑物防雷設計規范》GB 50057-94中的第二章有關于“凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質的建筑物,因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷 亡者;具有0 區或1區爆炸危險環境的建筑物;具有1區爆炸危險環境的建筑物,因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷亡者?!钡惹闆r的列為第一類防雷建筑。


    室外監控點安裝應按照國家標準安裝防直擊雷設備(接閃器)。同時需要注意對感應雷的防護。


    ·建筑物內的設備、管道、構架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風管等金屬物,均應接到防雷電感應的接地裝置上。


    ·金屬屋面周邊每隔18-24m應采用引下線接地一次。


    ·現場澆制的或由預制構件組成的鋼筋混凝士屋面,其鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路,并應每隔18-24m采用引下線接地一次。


    ·平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物,其凈距小于 100mm時應采用金屬線跨接,跨接點的間距不應大于30m;交叉凈距小于100mm時,其交叉處亦應跨接。


    ·當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03Ω時,連接處應用金屬線跨接。對有不少于5根螺栓連接的法蘭盤,在非腐蝕環境下,可不跨接。


    ·防雷電感應的接地裝置應和電氣設備接地裝置共用,其工頻接地電阻不應大于10Ω。


    ·屋內接地干線與防雷電感應接地裝置的連接,不應少于兩處。


    前端設備同樣需要在電源引入的總配電箱處安裝設過電壓保護器,同時視頻信號是輸出、控制通訊信號的接口都要安裝適當的防雷器加以保護。


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