石油化工行业自控专业本质安全防爆设计初探.pdf

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1、安全与可靠性石油化工行业自控专业本质安全防爆设计初探王楠’郭俊圣’1、齐鲁石化工程公司设计一部2554002、青岛英派尔化学工程有限公司266021摘要:本文简单介绍了本质安全防爆技术及其系统，对构成石油化工行业自控专业本质安全回路的三要素—现场仪表、安全栅及连接电缆的设计作了初步探讨，并对本安防爆设计中应注意的问题提出了一些看法。关健词:现场电气设备关联设备连接电缆在爆炸危险区域的自控系统设计中，人们广泛接受的防爆类型有:隔爆型(Exd)、增安型(Exe)、本质安全型(Exi)、正压型(Exp)、浇封型(Exm)和无火花型(Exn)等。在众多的防爆技术中，本质安全(以下简称本

2、安)防爆技术具有防爆产品结构简单、’体积小、重量轻、允许在线测量和带电维护等的特点，广泛应用在石油化工装置中。本文通过笔者所掌握的资料和个人体会对本安防爆设计作了一些初步探讨。1本安防爆系统概述本质安全防爆技术是一种以抑制点火源能量为防爆手段的安全技术。它的显著特征是仪表设备及其连接的电缆所能释放出的电能和热能不可能导致爆炸性混合物的点燃。一般来说，本安防爆系统由本安型现场电气设备、关联设备及二者之间的连接电缆组成，如图1所示。2本安防爆系统等级及应用范围2.1本安防爆系统等级图1本妥防爆系统示意图本安防爆系统按其所适用的场所和安全程度可分为is和ib两个等级。(1)ia等级在

3、正常工况下发生1个故障和2个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物的仪表设备为is级。(2)ib等级在正常工况下发生1个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物的仪表设备为ib级。这里的故障定义如下:凡是电路中有1个元件损坏即为1个故障;如果由于该损坏的元件而引起电路参数改变并导致其他元件损坏都视为1个故障;2个元件均单独损坏并导致一系列损坏可视为2个故障。因此，可以认为is等级的仪表设备的安全程度要高于ib等级。在防爆区域选用仪表设备等级时，通常是根据使用场所的爆炸危险程度、安装位置和维护周期等几个要素来决定。如果仪表设备是用于爆炸危险程度较高的场所，即处于0区或仪表设备的安装位置不易维护

4、的地方，都应选择is等级仪表设备。如果不是上述情况，则可选择ib等级的仪表设备。148第三届全国石油和化学工业仪表及自动化技术交流研讨会论文集2.2本安防.应用范围设计防爆系统时，首先应根据现场爆炸危险区域级别和爆炸性气体的性质来确定系统的防爆类型。国家标准GB3836.4-2000对气体爆炸危险场所防爆电气设备选型规定见表1:表1防爆危险区域适用的电气设备防爆类型1.本质安全型(ia)级0区2.其它特别为0区设计的电气设备(特殊型)1.适用于0区的防爆类型2.隔爆型3.增安型1区4.充油型，5.正压型6.充砂型7.其它特别为1区设计的电气设备(特殊型)1.适用于0区及1区的防

5、护类型2区2.无火花型由此可见，本安防爆的适用范围广，防爆等级高，在一般情况下是唯一可用于0区危险场所的防爆类型。但本安防爆也并非在任何情况下都适用，比如:现场仪表需外接电源220VAC(例某些现场分析仪、电磁阀等)的场合就可能做不到本安防爆。3本安型防爆仪表系统认证目前，世界上各检验机构对本安防爆系统的检验认证方法归纳起来有以下两种:(1)系统认可(SystemApprovals)系统认可，我国也称为“联合取证”，它是指把被检验的指定关联设备相组合所构成的系统进行检验认可。系统一经认可后，系统中任一设备不能被未经检验机构按这种组合方式检验认可过的任何其它型号、规格或不同制造厂

6、里生产的相同型号、规格的本安设备或关联设备代用。(2)参量认可(ParametricApprovals)独立地对单台仪表(本安仪表或关联设备)进行的检验认可，并分别给出一组相应的安全参数。用户在系统设计时，只需要比较本安仪表和关联设备的安全参数，满足一定的关系式，不需再经防爆检验机构特别认可即可自行构成本安防爆系统。按照“参量认可”方式认证的本安设备的安全参数如下:Vma.正常工作或故障条件下，能接受并能保持其本安性能的最高电压;Imax—正常工作或故障条件下，能接受并能保持其本安性能的最高电流;Ci—本安设备内部未被保护的电容;Li—本安设备内部未被保护的电感;Pmaxi—本

7、安现场设备允许输入的最大功率;关联设备的安全参数如下:安全与可靠性Voc—最高开路电压，即在正常工作或故障条件下可能传送到危险场所的最高电压;工sc—最大短路电流，即在正常工作或故障条件下可能传送到危险场所的最大电流;C一关联设备允许外接的最大电容La关联设备允许外接的最大电感;Pmaxo—关联设备允许输入的最大功率;只要本安现场设备和关联设备的上述参数满足下列关系式，不必经检验机构认可，就可构成本安系统:VmaxiVocImax,>IscPmaxi3PmaxoCi成Ca-CcLi簇La-L