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防爆导电滑环产品的总体设计思路

来源:胜途电子开发部 发布时间:2012-10-17 18:10:43
一、防爆导电滑环的总体设计思路
 
    1、简述
 
    Ⅱ类非矿用防爆滑环90%是用于石油、海洋石油、石油化工、化学工业和制药等行业(简称石化行业),这些行业中的危险化学品作业场所存在的易燃易爆气体/蒸气种类繁多,生产、储存、运输等环节工艺装备复杂多变,释放源种类繁多,爆炸危险因素难以分析判定。所以,对防爆导电滑环的选型、安装和使用维护比矿用防爆导电滑环要复杂的多。而防爆导电滑环作为工业旋转平台的纽带更是如此,防爆导电滑环的防爆性能极大的影响着爆炸性环境的安全。
 
    选用防爆导电滑环:一要满足危险场所划分的危险区域来选用相应的电气防爆类型;二要根据危险环境可能存在的易燃易爆气体/粉尘的种类来选择防爆滑环的级别和温度组别;三是考虑其他环境条件对防爆性能的影响(例如:化学腐蚀、盐雾、高温高湿、沙尘雨水,或振动的影响);四是保证安装使用维护的特殊性;五是选用具有防爆合格证以及国家相应认证的防爆滑环。
 
    2、防爆滑环应用的环境要求
 
    A、具有易燃易爆气体/蒸气的爆炸危险性环境/作业场所。
 
    B、具有可燃性粉尘的爆炸危险性环境/作业场所。
 
    C、易燃易爆气体/蒸气和可燃性粉尘同时存在的环境/作业场所,在固态化工成品车间和其运输、包装、称重以及涂覆工艺装置中,这类场所较为常见。随着现代化工的发展,这种情况将更为普及,所以,此类场所防爆导电滑环的选用已经越来越引起设计部门和石化企业的重视。
 
    D、上述三种情况下又同时存在腐蚀性介质以及其他特殊条件(高温高湿、低温、砂尘雨水、振动)影响的环境/作业场所。
 
    3、防爆滑环的选型
 
    根据爆炸危险程度的高低,气体/蒸气危险场所划分为:0区、1区和2区,它们的划分主要取决于释放源(爆炸危险源)的释放程度,当然,场所中的建筑物结构、通风设施的能力以及场所所处的自然因素等都会对其划分有影响,甚至影响很大。
 
    在现代石油化工项目中2区场所约占60%以上,1区场所约占20~30%左右,;老化工企业一般1区和2区场所各约占50%。0区场所一般局限于石油和化工装置内或排放口较小区域。对于1区、2区场所而言,企业一般为了提高安全程度,均愿意选择1区使用的防爆类型的导电滑环。如果应用环境/场所是户外或有轻微腐蚀、沙尘雨水的2区时,往往愿意选用防护能力较强的防爆导电滑环。此外,在温度组别上,愿意选择高于应用环境气体点燃温度的组别。
 
    在爆炸危险场所,往往同时存在化学腐蚀、盐雾以及其他特殊因素的影响,这些因素的影响不仅会破坏滑环的电气性能和机械性能,更严重的是破坏导电滑环的防爆安全性能,缩短滑环的防爆安全寿命,使得滑环的防爆安全性不确定。所以,在这类场所中选用防爆导电滑环时,一定要确认其同时具有抗这些因素的能力,胜途电子生产的防爆导电滑环壳体材料均使用耐腐蚀的不锈钢材料。
 
    ●可燃性粉尘是指可燃性粉尘和导电性粉尘两种。
 
    ●可燃性粉尘是指与空气混合后可能燃烧或闷燃、在常温压力下与空气形成爆炸性混合物的粉尘。
 
    ●导电性粉尘是指电阻系数等于或小于1×103Ω·m的粉尘、纤维或飞扬物。
 
    ●导电性粉尘是比较危险的粉尘,如果进入电气设备外壳内将吸附在导电部件的绝缘构件上,造成电路的短路及故障的发生,所以,导电性粉尘容易造成电气设备内部产生点火源。
 
    ●可燃性粉尘危险场所的划分与气体危险场所相似,分为:20、21和22区。
 
    ●纯粹的粉尘危险场所在石化工企业中比例不是很大,主要存在于煤化工和造粒工艺中。较为常见的是气体和粉尘同时存在的场所。
 
    ●可燃性粉尘危险环境用电气设备防爆型式目前主要是用外壳保护和限制表面温度保护的结构(GB12476.1-2000),其他的防爆型式,例如限制点燃能量的型式,我国还没有标准规定,但国际电工委员会对这种型式有专门的标准(IEC61241-11:2005)规定。
 
    ●对于上述的气体和粉尘同时存在的危险场所设备选型时,一定要选用气体与粉尘双重防爆的防爆导电滑环,其防爆等级即要满足爆炸气体的特性,还要满足可燃性粉尘特性。这种双重防爆特性的导电滑环产品,是在2012年9月年才开始由深圳市胜途电子开发出来并通过了防爆认证,并逐步实现系列化,目前尚无其他公司突破此技术难关,估计在未来的几年内,此类产品将成为爆炸性环境下的主流选项。
 
    4、防爆滑环的质量意识
 
    ●石油和化工行业生产中发生的爆炸事故主要有:高压、高温造成反应装置的泄露或爆炸;机械撞击、摩擦或静电点燃爆炸;电气火花或高温点燃爆炸。其中电气设备的火花或高温点燃事故占有相当大比例,也是全世界各国首先控制、管理的设备,因为电气设备的点燃爆炸不仅仅是由于其事故状态或误操作,因此导电滑环设计必须考虑抑制火花的产生并控制表面温度。
 
    ●由于石油和化工生产工艺和设施、环境的决定,防爆导电滑环基本是辅助生产的设备,所以,一些企业对其缺乏重视,盲目地追求利润指标,降低辅助设备购置的费用,而忽视了对人的生命和财产的安全,购置的防爆导电滑环质量差,防爆性能不稳定,甚至是劣质产品,未经任何机构检验的产品。
 
    高质量防爆导电滑环,是安全的重要保证
 
    ●高质量防爆导电滑环,体现在它的电气性能和防爆结构设计合理,防爆参数和环境指标要满足应用场所的要求,能够在安装、长期使用、维护和检修后仍然具备防爆性能。
 
    ●制造防爆导电滑环一定要严格执行国家标准的相关规定和应用环境的特殊要求。
 
    ●目前我国工厂用防爆导电滑环由于市场竞争和安全意识差等诸多因素,普遍使用未经国家权威机构认证的防爆导电滑环,甚至是选用普通导电滑环。
 
    ●相当部分的产品仅仅为了节省原材料,降低成本,达到测试样品满足标准的基本要求,取得防爆合格证即可,而忽视了用户在使用过程中防爆性能失效。
 
    正确安装和使用维修,保证防爆安全性能
 
    ●由于防爆滑环的结构、工艺的特点,造成其防爆质量的保证与其他工业设备有极大的区别。
 
    一般导电滑环只要保证产品制造的质量满足要求,用户安装使用后就基本能够保证质量。
 
    防爆导电滑环不仅要保证在制造过程中防爆安全质量,而且,还要保证安装、使用和维护得当,才能真正达到防爆的目的。如此说来,防爆滑环制造的质量和选型、安装、维护的正确在其实际应用中防爆性能的保证各占有50%的重要性。如果防爆导电滑环选型、安装、维护不当,其掩盖的不安全因素比非防爆电气设备更危险,容易造成用户的麻痹意识。
 
    所以,制造企业在设计制造时,要考虑到用户可能在使用过程中造成的失效问题。
 
    树立正确的产品设计理念
 
    ●国家标准是开发设计的最基本准则。
 
    防爆导电滑环的开发设计不仅仅是满足国家标准和相关标准的规定,而且要从用户的安全利益出发,尽可能地考虑到用户可能在安装、使用、维护、维修过程中造成的失效问题。提高产品的安全裕度。
 
    ●防爆导电滑环的生命力和先进性,主要体现在它的性能优越、工作可靠,其次才是它的实用性和外观。防爆安全性能的保证是企业设计制造最基本的道德理念,防爆安全的设计一定要围绕前者来实现。
 
    但是,防爆性能的保证不可能完全满足前者的需要,有的时候是无法实现的,有可能放弃开发设计。
 
    ●在开发设计中,不能以降低成本作为依据,应考虑产品质量和安全裕度。
 
    提高防爆电气技术水平,正确理解标准
 
    ●开发设计防爆导电滑环,应首先对标准全面理解,不仅仅是标准的主要条款,还要考虑标准中的细节和注解。检验机构在审查检验时,是严格执行标准的规定,不能随意放弃标准中的某些条款和试验项目。
 
    原材料和电气部件、配件的合理利用
 
    ●要保证产品能够在不同环境和运行条件下的防爆性能,原材料的合理选择是非常重要的因素。
 
    合理的结构和科学的工艺保证产品的可靠性和稳定性
 
    ●合理的结构设计,能够减少工艺环节、实现标准的各项规定。
 
    例如:
 
    1)大直径电缆引入装置,防拔脱装置的合理利用。
 
    2)d型外壳的壁厚和拉筋的合理利用,但是,采用拉筋并不完全等于减少壁厚。此外,需注意避免壳体内部设计结构曲线的突变。
 
    3)导电滑环合理考虑电刷、触点的合理布局对温度的影响,避免发热集中,需要优化内部散热。
 
    4)用于防护的密封圈应采取措施,防止脱落。  
 
    5)接线箱内部接线端子的合理选用和端子数量的合理确定。
 
    6)非金属外壳表面避免点燃的静电电荷产生,可采用下列方法之一:
 
       A.限制表面电阻值;
 
       B.限制表面积;
 
       C.设置静电警告标志牌。  
 
    制造加工中,工艺是保证产品质量的依据。
 
    对于防爆导电滑环生产来讲,在设计结构合理后,产品的生产取决于工艺、设备、人员和质量保证体系。
 
而工艺又是生产环节中的基础。
 
    例如:
 
    (1)螺纹隔爆应注意配合的精度和螺纹加工的质量。
 
    (2)特别要考虑钢板焊接产品的焊接方式、工艺以及钢板的强度和厚度。这类产品在强度试验时极少炸坏,但过压试验后很难通过内部点燃不传爆试验。
 
    (3)注意非金属材料样片的制备工艺和精度要求,防止样片性能的分散性和变形。
 
    (4)d型外壳内部电气元件或接线端子等在装配时要尽量避免造成人为多腔,产生压力叠加。
 
    (5)d型外壳无论是砂模铸造的外壳,还是压力铸造外壳,均要进行时效处理,以消除铸造的应力,充分保证外壳的强度和参数指标。
 
    (7)隔爆导电滑环装配时应考虑隔爆面紧固螺栓力矩均匀的要求。同时要明示用户安装、维修时,紧固螺栓的力矩要求。
 

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