自控設(shè)計(jì)中的安全及防護(hù)措施

1、1,第十二章自控設(shè)計(jì)中的安全及防護(hù)措施,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì) 第二節(jié)儀表及管線的保溫問(wèn)題 第三節(jié)儀表的隔離和吹洗設(shè)計(jì) 第四節(jié) 儀表接地設(shè)計(jì),2,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),一、防爆設(shè)計(jì)的重要性 氣體爆炸的主要條件： 1.有足夠濃度的可燃性物質(zhì)存在； 2.有足夠的氧氣存在，形成可燃?xì)怏w混合物； 3.有足夠能量的火源,3,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),二、危險(xiǎn)環(huán)境的分類 燃燒與爆炸的分類： 1）氣體、蒸汽或薄霧 存在易燃?xì)怏w、易燃液體的蒸汽或薄霧； 上述物質(zhì)與空氣混合并且達(dá)到爆炸極限； 存在足以點(diǎn)燃爆炸性混合氣體的火花、電弧或高溫。 2）粉塵、纖維、微小顆粒 存在易燃的粉塵、纖維、微小顆粒； 上述物質(zhì)與空氣混合

2、并且達(dá)到爆炸極限； 存在足以點(diǎn)燃爆炸性混合氣體的火花、電弧或高溫。 上述條件中如果沒(méi)有達(dá)到爆炸限，則形成火災(zāi)條件,4,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),三、危險(xiǎn)區(qū)域分類 根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)和相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)可燃物質(zhì)的形態(tài)、形成爆炸混合物的頻度和爆炸混合物的持續(xù)時(shí)間，將危險(xiǎn)區(qū)劃分為三類八級(jí),5,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),6,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836-2000的規(guī)定，對(duì)爆炸性氣體的最小點(diǎn)燃電流將II類防爆電器的應(yīng)用場(chǎng)合分為A、B、C三級(jí),防爆電器：I類防爆電器：煤礦井下用電氣設(shè)備 II類防爆電器：工廠用電氣設(shè)備,7,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),按照GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)，根

3、據(jù)電器的表面溫度，將其適用范圍分為六組,8,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),四、防爆電氣設(shè)備的類型及標(biāo)志 防爆電氣設(shè)備類型及標(biāo)志代號(hào),9,儀表防爆設(shè)計(jì),防爆電氣設(shè)備的類型 1. 防爆型：(d) 特點(diǎn)：儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi) 防爆措施： 采用耐壓80100N/cm2以上的表殼 表殼外部的溫升不得超過(guò)由易爆性氣體或蒸汽的引燃溫度所規(guī)定的數(shù)值 使用注意：*揭開(kāi)儀表表殼后，將失去了防爆性能 *長(zhǎng)期使用會(huì)逐漸降低防爆性能,10,儀表防爆設(shè)計(jì),防爆電氣設(shè)備的類型 2. 增安型(e) 特點(diǎn)：在儀表安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上又采取措施提高電氣設(shè)備安全程度 防爆措施 提高電氣設(shè)備的安全程度，以避免在正常和認(rèn)可的過(guò)載

4、條件下出現(xiàn)電弧、火化或可能點(diǎn)燃爆炸性混合物的高溫,11,儀表防爆設(shè)計(jì),防爆電氣設(shè)備的類型 3. 本質(zhì)安全型（本安型）： 本質(zhì)安全型防爆儀表也稱安全火花型防爆儀表。這種儀表，在正常狀態(tài)下或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不會(huì)引起規(guī)定的易爆性氣體混合物爆炸。 正常狀態(tài)指在設(shè)計(jì)規(guī)定條件下的工作狀態(tài)，故障狀態(tài)指電路中非保護(hù)性元件損壞或產(chǎn)生短路、斷路、接地及電源故障等情況,12,儀表防爆設(shè)計(jì),防爆電氣設(shè)備的類型 3. 本質(zhì)安全型（本安型）： 按本質(zhì)安全電路使用環(huán)境及安全程度分為ia和ib兩 個(gè)等級(jí)： 1.ia 等級(jí)在正常工作時(shí)，一個(gè)故障和兩個(gè)故障時(shí)均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備。 2.ib

5、等級(jí)在正常工作時(shí)，一個(gè)故障時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性氣體的電氣設(shè)備,13,儀表防爆設(shè)計(jì),防爆電氣設(shè)備的類型 3. 本質(zhì)安全型（本安型）： 安全火花型防爆儀表所采取的措施主要有： 1. 儀表采用低工作電壓和小工作電流。通常，正常工作電壓不大于24VDC，電流不大于20mADC；故障時(shí)電壓不大于35VDC，電流不大于35mADC； 2. 在線路設(shè)計(jì)上，對(duì)處于危險(xiǎn)場(chǎng)所的電路，選擇適當(dāng)大小的電阻、電容和電感參數(shù)，使其只產(chǎn)生安全火花；同時(shí)在較大的電容、電感回路中并聯(lián)雙重化二極管，以消除不安全火花,14,儀表防爆設(shè)計(jì),防爆電氣設(shè)備的類型 4. 正壓型：(p) 在外殼內(nèi)充入氣體以阻止外部爆炸性混合物進(jìn)入 外殼，從而將

6、電氣設(shè)備的危險(xiǎn)源與環(huán)境中的爆炸性 混合物隔離。 5. 充油型:(o) 6. 充砂型：(q) 7. 無(wú)火化型:(n) 8. 澆封型（m) 9. 特殊性：(s,15,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),防爆電氣設(shè)備標(biāo)志,dIIBT3，epIIBT4分別表示什么電器設(shè)備,16,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),防護(hù)等級(jí)： 根據(jù)外殼防護(hù)等級(jí)的分類(GB4208-93)的規(guī)定，外殼防護(hù)等級(jí)的標(biāo)志為： 關(guān)于各位的含義，見(jiàn)書上表 127表129,17,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),四、防爆電氣設(shè)備的選擇 見(jiàn)書上表1210表1213。 表1210防爆形式與其適用的爆炸性區(qū)域之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 表1213防火區(qū)電氣設(shè)備應(yīng)用表,18,第一節(jié) 儀表防爆

7、設(shè)計(jì),五、過(guò)程控制系統(tǒng)工程中的安全問(wèn)題 1.本質(zhì)安全回路 經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的儀表是本質(zhì)安全的， 對(duì)于單元組合式儀表系統(tǒng)則需要對(duì)整個(gè)儀表產(chǎn)品系 列進(jìn)行安全認(rèn)證。經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的儀表所構(gòu)成的信 號(hào)回路是本質(zhì)安全的嗎,經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的儀表所構(gòu)成的信號(hào)回路并不能保證整體系統(tǒng)是本質(zhì)安全的。 儀表整體的本質(zhì)安全要求： 1. 儀表本質(zhì)安全 2. 儀表相互連接也要保證,19,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),五、過(guò)程控制系統(tǒng)工程中的安全問(wèn)題 1.本質(zhì)安全回路,進(jìn)入控制室的所有信號(hào)必須先經(jīng)過(guò)輸入安全柵 出控制室的所有信號(hào)電纜必須先經(jīng)過(guò)輸出安全柵再到現(xiàn)場(chǎng),20,提問(wèn)：本質(zhì)安全回路隔爆應(yīng)注意的問(wèn)題,21,第一節(jié) 儀表防爆設(shè)計(jì),

8、2.隔爆儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題 隔離防爆型儀表和電器的防爆原理是通過(guò)密封隔離技術(shù)將危險(xiǎn)性氣體隔離在外，使其不能進(jìn)入到儀表和電器內(nèi)，這樣當(dāng)儀表和電器內(nèi)部因?yàn)楣收袭a(chǎn)生火花時(shí)不會(huì)引爆外部的危險(xiǎn)氣體。 電纜電線的連接： 各種熱電偶、熱電阻、變送器、現(xiàn)場(chǎng)接線箱、調(diào)節(jié)閥、電磁閥等設(shè)備必須是隔爆儀表。利用自控安全材料中專用防爆接頭、防爆活接頭、澆筑式防爆接頭等附件來(lái)完成接線問(wèn)題。 除了儀表連線處密封之外，電纜保護(hù)管的出入口、電纜橋架與電纜保護(hù)管的聯(lián)結(jié)處、撓性管的出入口、以及撓性管與電纜保護(hù)管的聯(lián)結(jié)處都要采取密封措施,22,第二節(jié) 儀表及管線的保溫問(wèn)題,一、保溫設(shè)計(jì)的目的 自控工程中所使用的儀表對(duì)環(huán)境條件都有一定

9、的技術(shù)要求，尤其是現(xiàn)場(chǎng)安裝的測(cè)量?jī)x表和執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，對(duì)環(huán)境的要求尤其嚴(yán)格，只有當(dāng)環(huán)境溫度在規(guī) 定的范圍內(nèi)才能準(zhǔn)確可靠的進(jìn)行工作。 1. 環(huán)境溫度高：采取隔熱措施 2. 環(huán)境溫度低：采取保溫措施,23,第二節(jié) 儀表及管線的保溫問(wèn)題,二、保溫對(duì)象 保溫對(duì)象可以分為兩類，即儀表類包括： 安裝在現(xiàn)場(chǎng)的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器； 安裝在設(shè)備上的各類液位變送器； 安裝在設(shè)備上的各類執(zhí)行器。 測(cè)量管線類包括： 現(xiàn)場(chǎng)壓力、液位、流量、成份分析儀表的測(cè)量管線； 流量測(cè)量時(shí)的由孔板至平衡器之間的管段、以及蒸汽伴熱系統(tǒng)內(nèi)敞開(kāi)回水系統(tǒng)中疏水器前面的回水管段； 所測(cè)介質(zhì)低于環(huán)境溫度時(shí)，測(cè)量管線應(yīng)做隔熱處理,24

10、,第二節(jié) 儀表及管線的保溫問(wèn)題,三、保溫方法 1.儀表隔熱和保溫 帶加熱元件保溫箱 不帶加熱元件保溫箱 2.儀表測(cè)量管線隔熱和保溫 蒸汽（熱水、熱油）伴熱 電伴熱 四、設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題,25,第二節(jié) 儀表及管線的保溫問(wèn)題,四、設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題 1. 保溫材料應(yīng)具有良好的防水性能 2. 容重要小 3. 導(dǎo)熱系數(shù)小 4. 應(yīng)具有一定機(jī)械強(qiáng)度 5. 保溫管線上有閥門、接頭等部件時(shí)，保溫結(jié) 構(gòu)應(yīng)當(dāng)考慮更換方便,26,第三節(jié)儀表的隔離和吹洗設(shè)計(jì),因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中，工藝介質(zhì)的物性是多種多樣，常常是帶有腐蝕性、毒性，其形態(tài)可能是高粘度、帶有懸浮顆粒或是在環(huán)境溫度下發(fā)生氣化、凝結(jié)、結(jié)晶、沉淀變化。為了安全、

11、可靠準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)量，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)采取隔離措施。 一、隔離 隔離是用一種無(wú)害介質(zhì)對(duì)工藝介質(zhì)進(jìn)行隔離。其原理是在工藝設(shè)備測(cè)量點(diǎn)與測(cè)量?jī)x表之間充滿隔離介質(zhì)，該隔離介質(zhì)對(duì)儀表、對(duì)人體無(wú)害，由它將工藝介質(zhì)的變化（壓力或壓差）傳遞給儀表的測(cè)量部分。 1.膜片隔離（圖12-4膜片隔離原理圖） 2.液體隔離 二. 吹洗,27,儀表的隔離和吹洗設(shè)計(jì),膜片隔離 在工藝介質(zhì)與隔離介質(zhì)之間設(shè)置一個(gè)膜片，工藝 介質(zhì)的變化（壓力或壓差）首先傳給膜片，然后由膜 片傳給隔離液，再由隔離液傳遞給儀表的測(cè)量部分。 原理圖如12-4所示。(p226) 適用：用于腐蝕性或易凝結(jié)性介質(zhì)的壓力測(cè)量。 設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇帶有內(nèi)部隔離措施的成

12、型儀表,28,儀表的隔離和吹洗設(shè)計(jì),液體隔離 在隔離介質(zhì)與工藝介質(zhì)之間沒(méi)有膜片隔離，工藝 介質(zhì)與隔離液直接接觸，所以對(duì)隔離液具有一些特殊 的要求。 1. 管道內(nèi)隔離：在測(cè)量管路內(nèi)直接灌注隔離液， 同時(shí)工藝介質(zhì)也直接進(jìn)入測(cè)量管道并與隔離液接觸。（圖12-5） 2. 隔離器隔離：在測(cè)量管路內(nèi)設(shè)置一個(gè)隔離容 器，隔離介質(zhì)與工藝介質(zhì)在隔離容器內(nèi)相互接觸。 （圖12-6,29,提問(wèn)：隔離方法中隔離介質(zhì)的選擇？ 二. 吹洗 提問(wèn)：吹洗方法與隔離方法的不同,30,第四節(jié) 儀表接地設(shè)計(jì),一、接地作用和要求 1.保護(hù)性接地：設(shè)置保護(hù)性接地的目的是保護(hù)設(shè)備和人身安全，以防設(shè)備帶電發(fā)生事故。 比較圖12-9 a和b 2.工作接地：工作接地式儀表正常工作的保證。正確的接地可抑制干擾、提高儀表的測(cè)量精度、提高儀表系統(tǒng)工作的安全性能。 信號(hào)回路接地 屏蔽接地 本安儀表接地 圖12-10 齊納式安全柵的接地系統(tǒng),31,第四節(jié) 儀表接地設(shè)計(jì),二、接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法 1.接地系統(tǒng)的組成 接地系統(tǒng)由接地電極、接地導(dǎo)線兩大部分構(gòu)成一個(gè)接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備專業(yè)、電氣專業(yè)、儀表專業(yè)、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)等需要接地的部分都連接到該接地網(wǎng)絡(luò)上。圖12-11 2.接地設(shè)計(jì)的原則與方法 同一個(gè)信號(hào)回路、屏蔽層、排擾線接地中不能有一個(gè)以上的接地點(diǎn)。避免由于地電阻存