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防爆導電滑環產品的總體設計思路

來源:勝途電子開發部 發布時間:2012-10-17 18:10:43
一、防爆導電滑環的總體設計思路
 
    1、簡述
 
    Ⅱ類非礦用防爆滑環90%是用于石油、海洋石油、石油化工、化學工業和制藥等行業(簡稱石化行業),這些行業中的危險化學品作業場所存在的易燃易爆氣體/蒸氣種類繁多,生產、儲存、運輸等環節工藝裝備復雜多變,釋放源種類繁多,爆炸危險因素難以分析判定。所以,對防爆導電滑環的選型、安裝和使用維護比礦用防爆導電滑環要復雜的多。而防爆導電滑環作為工業旋轉平臺的紐帶更是如此,防爆導電滑環的防爆性能極大的影響著爆炸性環境的安全。
 
    選用防爆導電滑環:一要滿足危險場所劃分的危險區域來選用相應的電氣防爆類型;二要根據危險環境可能存在的易燃易爆氣體/粉塵的種類來選擇防爆滑環的級別和溫度組別;三是考慮其他環境條件對防爆性能的影響(例如:化學腐蝕、鹽霧、高溫高濕、沙塵雨水,或振動的影響);四是保證安裝使用維護的特殊性;五是選用具有防爆合格證以及國家相應認證的防爆滑環。
 
    2、防爆滑環應用的環境要求
 
    A、具有易燃易爆氣體/蒸氣的爆炸危險性環境/作業場所。
 
    B、具有可燃性粉塵的爆炸危險性環境/作業場所。
 
    C、易燃易爆氣體/蒸氣和可燃性粉塵同時存在的環境/作業場所,在固態化工成品車間和其運輸、包裝、稱重以及涂覆工藝裝置中,這類場所較為常見。隨著現代化工的發展,這種情況將更為普及,所以,此類場所防爆導電滑環的選用已經越來越引起設計部門和石化企業的重視。
 
    D、上述三種情況下又同時存在腐蝕性介質以及其他特殊條件(高溫高濕、低溫、砂塵雨水、振動)影響的環境/作業場所。
 
    3、防爆滑環的選型
 
    根據爆炸危險程度的高低,氣體/蒸氣危險場所劃分為:0區、1區和2區,它們的劃分主要取決于釋放源(爆炸危險源)的釋放程度,當然,場所中的建筑物結構、通風設施的能力以及場所所處的自然因素等都會對其劃分有影響,甚至影響很大。
 
    在現代石油化工項目中2區場所約占60%以上,1區場所約占20~30%左右,;老化工企業一般1區和2區場所各約占50%。0區場所一般局限于石油和化工裝置內或排放口較小區域。對于1區、2區場所而言,企業一般為了提高安全程度,均愿意選擇1區使用的防爆類型的導電滑環。如果應用環境/場所是戶外或有輕微腐蝕、沙塵雨水的2區時,往往愿意選用防護能力較強的防爆導電滑環。此外,在溫度組別上,愿意選擇高于應用環境氣體點燃溫度的組別。
 
    在爆炸危險場所,往往同時存在化學腐蝕、鹽霧以及其他特殊因素的影響,這些因素的影響不僅會破壞滑環的電氣性能和機械性能,更嚴重的是破壞導電滑環的防爆安全性能,縮短滑環的防爆安全壽命,使得滑環的防爆安全性不確定。所以,在這類場所中選用防爆導電滑環時,一定要確認其同時具有抗這些因素的能力,勝途電子生產的防爆導電滑環殼體材料均使用耐腐蝕的不銹鋼材料。
 
    ●可燃性粉塵是指可燃性粉塵和導電性粉塵兩種。
 
    ●可燃性粉塵是指與空氣混合后可能燃燒或悶燃、在常溫壓力下與空氣形成爆炸性混合物的粉塵。
 
    ●導電性粉塵是指電阻系數等于或小于1×103Ω·m的粉塵、纖維或飛揚物。
 
    ●導電性粉塵是比較危險的粉塵,如果進入電氣設備外殼內將吸附在導電部件的絕緣構件上,造成電路的短路及故障的發生,所以,導電性粉塵容易造成電氣設備內部產生點火源。
 
    ●可燃性粉塵危險場所的劃分與氣體危險場所相似,分為:20、21和22區。
 
    ●純粹的粉塵危險場所在石化工企業中比例不是很大,主要存在于煤化工和造粒工藝中。較為常見的是氣體和粉塵同時存在的場所。
 
    ●可燃性粉塵危險環境用電氣設備防爆型式目前主要是用外殼保護和限制表面溫度保護的結構(GB12476.1-2000),其他的防爆型式,例如限制點燃能量的型式,我國還沒有標準規定,但國際電工委員會對這種型式有專門的標準(IEC61241-11:2005)規定。
 
    ●對于上述的氣體和粉塵同時存在的危險場所設備選型時,一定要選用氣體與粉塵雙重防爆的防爆導電滑環,其防爆等級即要滿足爆炸氣體的特性,還要滿足可燃性粉塵特性。這種雙重防爆特性的導電滑環產品,是在2012年9月年才開始由深圳市勝途電子開發出來并通過了防爆認證,并逐步實現系列化,目前尚無其他公司突破此技術難關,估計在未來的幾年內,此類產品將成為爆炸性環境下的主流選項。
 
    4、防爆滑環的質量意識
 
    ●石油和化工行業生產中發生的爆炸事故主要有:高壓、高溫造成反應裝置的泄露或爆炸;機械撞擊、摩擦或靜電點燃爆炸;電氣火花或高溫點燃爆炸。其中電氣設備的火花或高溫點燃事故占有相當大比例,也是全世界各國首先控制、管理的設備,因為電氣設備的點燃爆炸不僅僅是由于其事故狀態或誤操作,因此導電滑環設計必須考慮抑制火花的產生并控制表面溫度。
 
    ●由于石油和化工生產工藝和設施、環境的決定,防爆導電滑環基本是輔助生產的設備,所以,一些企業對其缺乏重視,盲目地追求利潤指標,降低輔助設備購置的費用,而忽視了對人的生命和財產的安全,購置的防爆導電滑環質量差,防爆性能不穩定,甚至是劣質產品,未經任何機構檢驗的產品。
 
    高質量防爆導電滑環,是安全的重要保證
 
    ●高質量防爆導電滑環,體現在它的電氣性能和防爆結構設計合理,防爆參數和環境指標要滿足應用場所的要求,能夠在安裝、長期使用、維護和檢修后仍然具備防爆性能。
 
    ●制造防爆導電滑環一定要嚴格執行國家標準的相關規定和應用環境的特殊要求。
 
    ●目前我國工廠用防爆導電滑環由于市場競爭和安全意識差等諸多因素,普遍使用未經國家權威機構認證的防爆導電滑環,甚至是選用普通導電滑環。
 
    ●相當部分的產品僅僅為了節省原材料,降低成本,達到測試樣品滿足標準的基本要求,取得防爆合格證即可,而忽視了用戶在使用過程中防爆性能失效。
 
    正確安裝和使用維修,保證防爆安全性能
 
    ●由于防爆滑環的結構、工藝的特點,造成其防爆質量的保證與其他工業設備有極大的區別。
 
    一般導電滑環只要保證產品制造的質量滿足要求,用戶安裝使用后就基本能夠保證質量。
 
    防爆導電滑環不僅要保證在制造過程中防爆安全質量,而且,還要保證安裝、使用和維護得當,才能真正達到防爆的目的。如此說來,防爆滑環制造的質量和選型、安裝、維護的正確在其實際應用中防爆性能的保證各占有50%的重要性。如果防爆導電滑環選型、安裝、維護不當,其掩蓋的不安全因素比非防爆電氣設備更危險,容易造成用戶的麻痹意識。
 
    所以,制造企業在設計制造時,要考慮到用戶可能在使用過程中造成的失效問題。
 
    樹立正確的產品設計理念
 
    ●國家標準是開發設計的最基本準則。
 
    防爆導電滑環的開發設計不僅僅是滿足國家標準和相關標準的規定,而且要從用戶的安全利益出發,盡可能地考慮到用戶可能在安裝、使用、維護、維修過程中造成的失效問題。提高產品的安全裕度。
 
    ●防爆導電滑環的生命力和先進性,主要體現在它的性能優越、工作可靠,其次才是它的實用性和外觀。防爆安全性能的保證是企業設計制造最基本的道德理念,防爆安全的設計一定要圍繞前者來實現。
 
    但是,防爆性能的保證不可能完全滿足前者的需要,有的時候是無法實現的,有可能放棄開發設計。
 
    ●在開發設計中,不能以降低成本作為依據,應考慮產品質量和安全裕度。
 
    提高防爆電氣技術水平,正確理解標準
 
    ●開發設計防爆導電滑環,應首先對標準全面理解,不僅僅是標準的主要條款,還要考慮標準中的細節和注解。檢驗機構在審查檢驗時,是嚴格執行標準的規定,不能隨意放棄標準中的某些條款和試驗項目。
 
    原材料和電氣部件、配件的合理利用
 
    ●要保證產品能夠在不同環境和運行條件下的防爆性能,原材料的合理選擇是非常重要的因素。
 
    合理的結構和科學的工藝保證產品的可靠性和穩定性
 
    ●合理的結構設計,能夠減少工藝環節、實現標準的各項規定。
 
    例如:
 
    1)大直徑電纜引入裝置,防拔脫裝置的合理利用。
 
    2)d型外殼的壁厚和拉筋的合理利用,但是,采用拉筋并不完全等于減少壁厚。此外,需注意避免殼體內部設計結構曲線的突變。
 
    3)導電滑環合理考慮電刷、觸點的合理布局對溫度的影響,避免發熱集中,需要優化內部散熱。
 
    4)用于防護的密封圈應采取措施,防止脫落。  
 
    5)接線箱內部接線端子的合理選用和端子數量的合理確定。
 
    6)非金屬外殼表面避免點燃的靜電電荷產生,可采用下列方法之一:
 
       A.限制表面電阻值;
 
       B.限制表面積;
 
       C.設置靜電警告標志牌。  
 
    制造加工中,工藝是保證產品質量的依據。
 
    對于防爆導電滑環生產來講,在設計結構合理后,產品的生產取決于工藝、設備、人員和質量保證體系。
 
而工藝又是生產環節中的基礎。
 
    例如:
 
    (1)螺紋隔爆應注意配合的精度和螺紋加工的質量。
 
    (2)特別要考慮鋼板焊接產品的焊接方式、工藝以及鋼板的強度和厚度。這類產品在強度試驗時極少炸壞,但過壓試驗后很難通過內部點燃不傳爆試驗。
 
    (3)注意非金屬材料樣片的制備工藝和精度要求,防止樣片性能的分散性和變形。
 
    (4)d型外殼內部電氣元件或接線端子等在裝配時要盡量避免造成人為多腔,產生壓力疊加。
 
    (5)d型外殼無論是砂模鑄造的外殼,還是壓力鑄造外殼,均要進行時效處理,以消除鑄造的應力,充分保證外殼的強度和參數指標。
 
    (7)隔爆導電滑環裝配時應考慮隔爆面緊固螺栓力矩均勻的要求。同時要明示用戶安裝、維修時,緊固螺栓的力矩要求。
 

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