浅谈RBK-6000-ZL9型气体报警器防爆设计

      随着工业自动化程度的提高,生产中使用的各种仪器仪表也愈来愈多。由于电信号传输的诸多优势,使得电动仪表被广泛应用于生产过程的检测和控制之中。而在化工生产过程的现场常常含有氢、甲烷、丙烷等易燃易爆的介质,在这种被称之为“危险场所”的地方使用电动仪表,由于电气元件产生的电热,有使易燃易爆的气体或液体出现着火、爆炸的危险。特别是电动仪表由于断路、短路或接地等原因产生的电火花,可能点燃爆炸性介质,造成巨大危害。因此在危险场所使用电动仪表,我们必须深刻认识到仪表防爆的重要性,对电动仪表必须采取相应的防爆措施。

      根据国家电力设计技术规范的规定,防爆电气设备分为六大类:安全型(A);隔爆型(B);充油型(C);通风、充气型(F);安全火花型(H)和特殊型(T)。在气体报警器中主要使用隔爆型和安全火花型防爆结构。

RBK-6000-ZL9型气体报警器采用的是隔爆型结构。这类仪表的电气线路安装在有密封性能的坚固仪表外壳内,因表壳强度足够大,即使仪表因故障产生电火花,引起表壳内部爆炸,也不会使仪表外部的危险介质爆炸,损失的仅仅是一块仪表,而现场还是安全的。但这种防爆方法存变送器→分电盘→调节器→分电盘→电阀门现场控制室现场电源箱工业电图1非安全火花型防爆系统变送器→安全栅→调节器→安全栅→电阀门现场控制室现场电源箱在一定的局限性。例如,在仪表正常运行下,它是安全的,若仪表因现场维修、调试而必须打开外壳时,就失去了防爆性能;另外,该类仪表在长期使用后,由于磨损、密封件老化等原因,很难保持要求的密封性能,因而使防爆性能下降。所以,这种方式的防爆不宜使用于组别和级别高的易燃易爆介质,如氢气、乙炔、二硫化碳等。

      目前,化工生产中大多采用安全火花型防爆结构的仪表,RBK-6000-ZL9型气体报警器就属于此类结构,它从本质上解决了安全防爆问题,故又称为“本安仪表”。我们知道,易燃易爆介质能否点燃或引爆,关键取决于是否得到“最小点火能量”。例如,在理想条件下,甲烷的最小点火能量为0.28毫焦耳,氢和乙炔为0.019毫焦耳。不同气体和同一气体不同浓度的最小点火能量是不同的。因此,在具备易燃易爆介质这一内在条件后,只有当环境温度、引爆电流等外部条件具备且达到最小点火能量时,燃烧和爆炸才会发生?！鞍踩鸹ㄐ头辣闭腔谡庖辉?控制引爆的外在条件,使仪表产生不了达到最小点火能量的火花(即使产生,也是安全火花),从而从根本上解决了仪表的防爆问题。在这类安全火花型仪表的线路设计上,主要从限能(限电压、限电流)、电气隔离(输入—输出信号隔离、供电隔离)、减少贮能元件(电容、电感)、熔断器?；?、接地?；さ确矫嫒胧?使电信号在传输过程中始终不能产生非安全火花。与隔爆型仪表相比,安全火花型防爆仪表具有如下优点:①防爆等级高,可适应于有氢气、乙炔、二硫化碳等高等级危险场所;②长期使用后不降低防爆等级;③安装费用比隔爆型低20%～40%;④可以在运行中用安全火花型测试仪器在现场进行带电检修和调试。

       必需强调的是,并非在危险场所使用了安全火花型防爆仪表,就万事大吉,这里需要分清“安全火花型防爆仪表”和“安全火花型防爆系统”间的区别。如图(1)所示为非安全火花型防爆系统,即便现场使用的仪表为“安全火花型”,也不能实现安全火花型防爆。这是因为在控制室与现场之间有直接电的联系,控制室内存在的高危能量就有可能传送至现场,形成不安全的隐患。解决的方法是如图(2)所示,除了危险场所必须使用安全火花型仪表外,还要在现场与控制室之间加装安全栅,以实现高危能量的隔离。这就形成了所谓的“安全火花型防爆系统”,也只有这样才能实现真正意义上的安全火花型防爆。

       最后简要介绍一下在安全火花型防爆仪表的安装中,对导线极其敷设的要求:

①安全火花型电路连接的导线不得使用铝芯导线,必须采用Φ≥0.5mm的绝缘铜芯线或单线Φ≥0.15mm等同截面积的绝缘铜芯绞线。导线应能承受交流500V或两倍额定电压(取其高者)历时一分钟的耐压试验。

②安全火花型电路必须采用单独的导线或电缆,否则电缆线之间应有可靠的接地金属屏蔽。

③两根电缆之间的绝缘,以及导线与仪表盘、架之间的绝缘均能承受安全火花电路两倍的交流电压,其电压值不得低于500伏。

④安全火花型电路和非安全火花型电路用的导线应分开布置和敷设。若有与安全火花型电路在同一外壳内的非安全火花型电路,所用绝缘导线的绝缘介电强度,应能承受交流2U+1000V(U为两电路电压之和),或最低为1500V电压历时一分钟的耐压试验。另外,安全火花型电路必须用蓝色连接线,以示区别。

⑤安全火花型电路应具有抗外部干扰的能力,要尽量减少线路的分布电容、电感和电阻对安全火花性能的影响。

⑥安全火花型电路是否需要接地,应由仪表制造厂家的“安装使用说明书”对电路的功能要求来决定,不可随意更改。否则,有可能破坏电路的安全火花性能。