在有粉尘和可燃气体等易燃易爆环境中,电气控制系统不仅需要满足防爆和环保要求,而且必须满足具体使用条件的要求。本文介绍了安全、经济的设备控制解决方案从设计开始到制造直至最后的调试和认证审核都受到了哪些约束。
易燃易爆安全防护技术规范(Atex)对在易燃易爆危险环境中工作的电气设备应满足的基本条件做出了规定。但在这些框架内,技术规范到底都要求些什么呢?欧盟94/9/EG指令的目标是满足基本的安全和健康要求以及确保货物在欧盟国内的自由流通。
电气仪器仪表的生产厂商只允许将满足94/9/EG标准和EN60079-0ff协调标准的产品投入欧盟市场。为证明产品满足了这些规定的要求,生产厂商应出具自己单独承担责任的欧共体一致性的合格声明。并在自己的产品上做好CE认证标签和符合易燃易爆安全认证的标签。符合一致性检验的方法取决于电气设备的安全水平和仪器类别。3G和3D类别的电气设备可以在生产厂商独立承担安全责任的情况下做好标签,并投放市场。而1D、2D和1G、2G类别的电气设备则需要通过质量保证体系评审和认证,或者指定认证检验机构的产品单项验收合格为前提,在此之后才允许做相应的标签,并投放市场。
在增安型(Ex e)和隔爆型(Ex d)组合的基础上可以实现符合Ex易燃易爆安全防护要求的自动化控制
在对电气设备安全防护水平有要求时,电气控制协调的选择是以完成易燃易爆危险区域Ex-Zone的划分为前提的(Zone 0,1,2等区域适用于气体防爆;Zone 20,21,22适用于粉尘防爆)。防爆的保护类别按电气设备的安全防护水平确定。因此,从安全的角度来考虑,所有类别的电气设备安全防护水平都是一样的。除了实际应用、技术环境或者希望采用的防爆技术之外,性价比也对合适的安全防护方案的选择有着决定性的作用。
模块化的操作
一种模块化的积木式系统能够让用户按照使用要求把不同的控制技术模块组合成一个完整的控制系统。这里的关键是所有的功能模块都通过了Ex易燃易爆安全防护检验并具有检验合格证书。在增安型(Ex e)和隔爆型(Ex d)组合的基础上可以实现符合Ex易燃易爆安全防护要求,使用操作简便的控制系统。
整套控制系统的温度等级由各个模块的功率损耗所决定,并应遵守认证时的有关规定。接线端子、控制和显示装置、现场总线的开关控制模块以及远程输入输出系统等电气设备都可以安装在这一系统中。而操作元件的安装则不同,根据具体的结构型式既可以安装在电气卡槽中,也可以安装在设备端面作为仪表盘。根据环境条件,这种控制系统既可以以一个控制箱、控制盒的形式出现,又可以隐藏在电气柜中。其外壳的材质既可以是铝合金、聚酯塑料,也可以是不锈钢材料。控制系统的柜门和盒盖既可以使用螺钉连接,也可以使用铰链连接。
若需要使用没有Ex防爆认证的特殊功能模块或者标准工业元器件,需要在外壳内再安装隔爆型(Ex d)的铸铝隔爆壳或者耐腐蚀的不锈钢隔爆壳。在可能出现内部爆燃时,这种外壳能够承受规定的压力,阻止内部的爆燃向外扩散。为此,标准的外壳都必须按照一定的仪器类别、设备组别(IIB或者IIC的气体类别)进行检验和认证。其功率损耗和温度等级都必须保证满足认证时的极限值。根据使用情况和标准的技术环境,可以用隔爆认证的铠装防爆电缆密封接头将电缆直接连接到外壳内。另一种替代方案是增安型(Ex e)的法兰式接线盒。这种变型解决方案无须打开耐压隔爆的外壳,使得在增安型隔爆壳内操作和显示装置的连接更加方便。
正压型防爆安全保护
正压型防爆安全保护(Ex p)与其他防爆安全保护方式相结合可为在复杂的易燃易爆危险场合或者功率损耗突破了耐压隔爆壳极限数据的流程设备控制系统提供最佳的安全防护解决方案。隔爆壳内恒定的正压力阻止了外部环境中的可燃气体进入到封闭的正压外壳内部。偶尔进入正压外壳内的泄露气体也都可以被吹扫气体清除。在正压外壳内可以安装无Ex易燃易爆安全保护的控制设备和开关设备以及整套的自动化系统。在获得了检验认证的正压控制模块基础上,可以形成“即插即用”式的易燃易爆安全防护解决方案。根据具体应用情况,这种Ex p级的正压型密封防爆系统使用的材料可以是普通钢材或者不锈钢,带有空气调节设备或者使用不同的油漆(耐海水腐蚀或者耐热的油漆)。对于在有可燃粉尘环境Ex Zone 21和22中使用的现场控制设备来讲,可以选用“外壳防护(Ex t)”的防爆安全保护形式。这种外壳防护保证了可燃的粉尘不会接触到火源。即使当防护外壳的厚度较大时,防护壳表面的最高温度不允许超过规定的极限温度值。在有导电粉尘的工作环境(组别IIIC)中使用这种防爆型式时,其控制系统必须是粉尘密封(IP 6X)的结构形式。在保护壳内可以使用标准的电气元器件。
在不同易燃易爆危险场合或者其他恶劣生产条件下工作的控制系统需要使用不同的安全保护解决方案。Bartec公司研发生产了符合Ex易燃易爆安全防护的要求和通过了安全认证的自动化技术解决方案。根据用户的不同技术要求、标准技术环境和使用条件,合适的防爆安全保护形式或者不同组合的保护形式能够保证让用户得到理想的自动化控制方案。
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