
结合爆炸危险区域的防爆设计要点,设计了一种防爆电伴热智能控制器,提出了在特殊领域智防爆电器产品一体化设计的理念。关键词: 防爆;本安大连本安设计电伴热智能控制器;设计随着电子技术和互联网技术突飞猛进的发展及物联网概念的提出,各种控制设备向智能化发展是大势所趋,应用于爆炸危险区域的智能型控制设备仅采用过去传统的方式,例如将普通的电气产品装入隔爆外壳中制成隔爆型,也即对普通设备简单防爆处理而实现防爆的方法是不适宜的,或是不可实现的。防爆电器特别是智能控制产品,结合产品功能需求综合利用各种防爆措施进行一体化设计是防爆电器设计的发展方向电气设备本安设计公司的功能与防爆要求往往是互相制约的,如何在满足功能的前提下实现防爆要求是一体化设计的关键,本文通过对化工行业本安设计公司电伴热系统现场防爆智能控制器的设计来阐述一体化设计的理念。

1 爆炸危险区域电伴热现场智能控制器的设计智能控制器用于电伴热系统中,做现场管道电伴热回路的智能控制,以实现如下功能:1)实时温度监控;2)温度、报警等信息现场显示;3)与中央控制室通讯实时传输信息。控制器基本设计参数大连本安设计为:输入电压AC220V;负载电流32A;防护等级不低于IP65;安装方式:管道上安装。基于以上需求给出产品需求功能框图(见图1)图1 需求功能框图从需求功能框图可见,实现上述功能按常规思路采用成品传感器、变送器、温度控制器(或PLC)和功率控制器件的控制盘方案是可行的,但不可取,原因是:成品组装外加考虑防爆措施势必造成产品体积和成本上的大幅提高且回路扩展能力差。因此本控制器合理的设计思路只能是:从电子硬件和软件入手、采用紧凑的防爆结构设计,达到本安设计公司功能和结构上的优化。图2即为本控制本安设计公司器实现后的功能和结构框图,其防爆措施综合采用了本安、增安、浇封三种方法,下面重点从硬件设计中的本安设计、软件流程和防爆结构三个维度进行论述。

13、静态正压用安全措施和安全装置:13.1保护气体为惰性气体(氧气浓度应少于1%)大连本安设计,且在安全场所充。13.2不允许有内释放源。13.3 应有正压检测的安全装置,Px、Py两台,pz一台,以断电或声光报警或其它方法保证设备安全。13.4当正压不起作用时仍可能带电的部件要有相应防爆型式的保护。13.5低正压值50Pa。14、型式试验:14.1温度测定。14.2外壳试验:(耐热、耐寒、冲击、跌落、防护)GB3836.114.2高正压试验:1.5倍大正压值或200pa,取大值。2min14.3泄露试验:内部正压大值,出气口封死,在进气口测量。14.4静态正压:内部达到大正压值,封闭个气孔,检测一段时间,压力变化不超过规定的低正压值(低正压值应大于正常运行时一个周期所测得的大压力损失,至少1h)。14.5换气试验:14.5.1保护气体为空气:(静态正压不适用)做两次试验即试验气体分别为氦气、氩气或二氧化碳(特定气体除外,25%低下限浓度),充试验气体浓度不低于70%,按低换气流量通空气,分别达到氦气1%、氩气或二氧化碳0.25%所需要的时间14.5.2保护气体为惰性气体:正常大气压下开始充入空气,充入惰性气体,直到氧气浓度不超过2%或1%为止所需要的时间。14.6低正压试验:检查正压保护系统是否能够动作。4.7 限制内部压力的正压外壳的性能检查:适用于气源为压缩气体,并且在调节器故障时泄露、排气口或泄压装置取决于对大正压的限制情况。进气口大压力或690kPa压力,取大值,除排气口和泄压装置外其余口关闭,所测得的内部压力不超过高正压。注:本安设计公司应设置安全泄压阀。或由用户限制压力并在外壳上本安设计公司标志大工作压力。或要求用户对气源只使用鼓风机并且未压缩的空气。14.8自动安全装置动作可靠性试验:人为调整保护参数。

1、定义:1.1L:从隔爆外壳内部通过接合面到隔爆外壳外部的最短通路。1.2L:当隔爆接合面L被组装隔爆外壳部件的紧固螺栓分隔时,大连本安设计隔爆接合面的最短通路。1.3压力重叠:由于在外壳的一个空间或间隔内发生点燃,造成另一个空腔或间隔呗预压的气体混合物点燃时呈现的状态(具体解释:爆炸性气体被点燃后将产生火焰和冲击波,例如氢气的火焰传播速度2.58m/s,冲击波速280m/s,这就是预压产生的原因,它能使其它空间内的爆炸压力暴增,超过外壳承受值。大多数气体最大爆炸压力0.6-0.8,有压力重叠会达到3Mpa。外壳分几个空腔,以小孔相通,这种结构尽量避免。)2、隔爆接合面:2.1通用要求:隔爆面应进行防锈处理;隔爆面不允许涂漆或喷塑;隔爆面可被电镀,金属镀层不应超过0.008mm。2.2非螺纹接合面:表1、表2。2.2.1过盈配合2.2.2 粗糙度2.2.3 L=c+d结构 图22.2.4 l值:图3、图4、图5、图62.2.5乙炔环境用平面接合面:间隙≤0.04;L≥9.5;容积≤500cm3。2.3螺纹接合面:表3、表4。2.4衬垫(包括O型圈):保证原有隔爆面的尺寸。2.5粘接接合面:2.5.1胶的耐热本安设计公司、耐寒试验。2.5.2机械强度不能仅依靠胶的粘接性。2.5.3 V≤10cm3时,不小于3mm;10cm3<V≤100cm3时,不小于6mm;V>10cm3时,不小于10mm;2.6操纵杆:如果直径超过表1、表2规定的最小接合面宽度,其接合面的宽度应至少等于其直径,但不必超过25mm。

控制器的实际功能、结构框图1.1 硬件大连本安设计设计中的本安实现本控制器的温度测量、电流采集、人机交互及微处理器单元均为电子线路,本产品的硬件选择了本质安全型设计,本安型设计具有诸多优点,例如利于传感器选型、利于结构设计、利于减小产品体积和降低成本等。确定了产品的本安设计方向即意味着所有硬件电路均与本性能相关,硬件电路的功能和本安实现成为设计的重点,下面主要阐述复杂本安电路的设计和部分关键元器件本安性能的核算方法。1.1.1能量网格化设计本控制器从本安电路角度来看属于复杂电路,为实现本安性能采取了能量网格化设计方法:即充分利用国标中规定和认可的可靠间距、可靠电阻、可靠隔离元件(可靠隔离元件可以是二极管、电容、变压器、光耦、继电器等),将本安设计公司各功能电路进行能量分区形成各自独立的能量孤岛。图2中数字序号标注的电路功能块,为各个独立的能量孤岛本安设计公司,大写英文字母标注的元件为功能块之间的可靠隔离元件。可靠隔离元件用于实现各功能块之间的信号传输的同时又实现了能量隔离或限制。

安全装置:(静态正压除外)12.1 对于Px型大连本安设计要有要有防止换气前就通电的安全装置——定时器、压力传感器和排气口处流量传感器。(检测换气流量和正压值,当达到最低流量且正压值在规定范围内可启动换气计时器,换气时间达到后才可通电,任何步骤故障都回到起始状态)。Py、pz型只要求有压力传感器。12.2如果制造商不提供安全装置,加“X”。12.3对于Px型,制造商应提供功能程序图。12.4 换气要求:考核制造商规定的两个指标—最低换气流量和换气时间,可根据5倍外壳容积的保护气体量进行计算并由试验考核。对于Px型要在排气口出检测换气流量,Py、pz虽不要求实时监控,但要加标志牌12.5保护气体:洁净的空气或惰性气体(氮气、二氧化碳或其它气体)。由压缩机、鼓风机或压缩气体容器,包括压力调节器、阀等。保护气体温度不超过40℃,如超过此范围应标注在外壳上。惰性气体加警示牌。 12.6正压值最低正压值:Px、Py型为50Pa本安设计公司,pz型为25Pa制造商应规定最低、最高正压值和最大泄漏速度。正压的安全装置可以是断电(Px)、声光本安设计公司报警(Py、Pz)。安全装置和正压外壳之间不应有阀门。12.7可能带电的防爆型式:当正压不起作用时仍可能带电的部件要有相应的防爆型式的保护。