过程控制自动化仪表安全防护

,过程控制系统安调与检修,四川工程职业技术学院电气化教研室,1-11过程控制自动化仪表安全防护,执行器的安装,一、概述二、仪器仪表防护等级三、防爆等级的划分标准四、其它类型的认证证书,仪器仪表防护等级在确定仪器仪表众多标准时我们常常遇到防护等级IP这一标准，那么何为防护等级以及它后面的数字代表什么呢？防护等级系统IP（INTERNATIONALPROTECTION）是由IEC组织起草和制定的。该系统将仪器仪表依其防尘、防湿气等特性加以分级。,IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示仪器仪表和电器离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示仪器仪表和电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。有关标准的两个机构管理着外壳的入口保护(IP)。这些机构用评定等级系统来辨别一个外壳抵抗外部环境影响的能力。这两个机构是：国际电气技术委员会(IEC)美国全国电气制造者协会(NEMA),第1个数字：为0-表示没有防护对外界的人或物无特殊防护。为1-表示防止50mm的固体物体侵入，防止人体（手掌）因意外而接触到电器内部的零件，防止50mm的外物侵入。为2-表示防止12mm的固体物体侵入，防止人体（手指）因意外而接触到电器内部的零件；防止12mm的外物侵入。,为3-表示防止2.5mm的固体物体侵入，防止2.5mm的细小外物而接触到电器内部的零件。为4-表示防止1.0mm的固体物体侵入，防止1.0mm的微小外物而接触到电器内部的零件。为5-表示防尘，完全防止外物侵入，且侵入的灰尘量不会影响电器的正常工作。为6-表示防尘，完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘侵入。,第2个数字：为0-表示没有防护。为1-表示防止滴水侵入，垂直滴下的水滴不会对电器造成有害影响。为2-表示倾斜15时仍可防止滴水侵入，仪器仪表和电器倾斜15时滴水不会对电器造成有害影响。为3-表示防止喷洒的水侵入，防雨，或防止与垂直60方向所喷洒的水侵入仪器仪表和电器造成损坏。,为4-表示防止飞溅的水侵入，防止各方向飞溅的水侵入仪器仪表和电器造成损坏。为5-表示防止喷射的水侵入，防止各方向喷射的水侵入仪器仪表造成损坏。为6-表示防止大浪侵入，防止大浪侵入安装在甲板上的仪器仪表和电器造成损坏。为7-表示防止浸水时水的侵入，仪器仪表和电器浸在水中一定时间或在一定标准的水压下，能确保仪,器仪表和电器不因进水而造成损坏。为8-表示防止沉没时水的侵入，仪器仪表和电器无限期的沉没在一定标准的水压下，能确保仪器仪表不因进水而造成损坏。IEC的IP代码实例包括：IPX4表示只防止水溅入的保护IP2X表示只防止异物固体颗粒进入的保护IP56表示防止粉尘与巨大海水或强烈喷射水进入的保护,防爆等级的划分标准防爆等级的划分标准，此文包含了防爆的概念、防爆的标准、防爆区域的划分、防爆标志的含义以及一些防爆术语、防爆的基本原理、爆炸的概念。爆炸是物质从一种状态，经过物理或化学变化，突然变成另一种状态，并放出巨大的能量。急剧速度释放的能量，将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。,要发生燃烧或爆炸(即对被分类为危险的区域)，必须出现三个组成部分：有充足数量的爆炸性物质(如汽油、氢气、来自可燃液体的蒸汽、可燃的粉尘)有充足能量点燃爆炸性物质的引燃源(如火焰、焊接、热的表面、自发加热)包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。,氧气：空气。这三个组成部分组成了燃烧的三角关系。若缺少三个组成部分中的任何一个，爆炸将不会发生.为什么要防爆?易爆物质:很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质；化学工业中，约有80%以上的生产车间区域存在爆炸性物质。,氧气:空气中的氧气是无处不在的。点燃源:在生产过程中大量使用电气仪表，各种磨擦的电火花,机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免，尤其当仪表、电气发生故障时。客观上很多工业现场满足爆炸条件。当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时，若存在爆炸源，将会发生爆炸。因此采取防爆就显得很必要了。,仪表防爆的原理,危险区域是指那些区域，由于可能出现可燃环境而存在爆炸危险的地方。这个危险的条件可以是人为的(如在石化厂)或自然发生的(如采煤所具有的)。确保安装在危险区域内的全部电器设备不能形成会点燃可燃环境的火花或热的表面是很重要的。为确保在危险区的安全，所有设备在用于危险区之前都要经公认的测试权威机构检查与测试。,危险区域划分等级0区：Div.1气体(CLASS)在正常情况下,爆炸性气体混合物连续或长时间存在的场所1区：在正常情况下爆炸性气体混合物有可能出现的场所1区2区：Div.2在正常情况下爆炸性气体混合物不可能出现,仅仅在不正常情况下,偶尔或短时间出现的场所,10区Div.1：粉尘或纤维(CLASS/）在正常情况下,爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物可能连续,短时间频繁地出现或长时间存在的场所11区Div.2：在正常情况下,爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现,仅仅在不正常情况下,偶尔或短时间出现的场所,防爆对危险场所的适用性：爆炸性危险气体分类根据可能引爆的最小火花能量，我国和欧洲及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分为四个危险等级,如下表:,工况类别气体分类代表性气体最小引爆火花能量矿井下甲烷0.280mJ矿井外的工厂A丙烷0.180mJB乙烯0.060mJC氢气0.019mJ,组名代表性气体或尘埃A乙炔B氢气C乙烯D丙烷E金属尘埃F煤炭尘埃G谷物尘埃,美国和加拿大首先将散布在空气中的爆炸性物体分成三个CLASS(类别):CLASS气体和蒸气;CLASS尘埃;CLASS纤维.然后再将气体和尘埃分成Group(组)：,气体温度组别划分：T1450氢气、丙烯腈等46种T2300乙炔、乙烯等47种T3200汽油、丁烯醛等36种T4135乙醛、四氟乙烯等6种T5100二硫化碳T685硝酸乙酯和亚硝酸乙酯,防爆方法对危险场所的适用性：序号防爆型式代号国家标准防爆措施适用区域1隔爆型dGB3836.2隔离存在的点火源Zone1,Zone22增安型eGB3836.3设法防止产生点火源Zone1,Zone23本安型iaGB3836.4限制点火源的能量Zone0-2本安型ibGB3836.4限制点火源的能量Zone1,Zone24正压型pGB3836.5危险物质与点火源隔开Zone1,Zone25充油型oGB3836.6危险物质与点火源隔开Zone1,Zone2,序号防爆型式代号国家标准防爆措施适用区域6充砂型qGB3836.7危险物质与点火源隔开Zone1,Zone27无火花型nGB3836.8设法防止产生点火源Zone28浇封型mGB3836.9设法防止产生点火源Zone1,Zone29气密型hGB3836.10设法防止产生点火源Zone1,Zone2,保护的方法,通过消除燃烧三角关系的三个组成部分中的其中一个，在危险区里的许多保护方法是有效的。保护方法包括：隔绝法抑制法限制能量法稀释法免除法用于过程控制工业最常见的方法是抑制、限制能量与免除法，它们分别叙述如下。,抑制法客户可用抑制法，若发生爆炸，将它抑制在设备的外壳内。如此，火花或火焰将不会泄漏入危险的环境而引起另一个着火或爆炸。抑制法经常用于产生火花的部件，例如开关装置、仪表控制板或变压器。防爆外壳(Exd)防爆(或防火)外壳是用来包围会引燃一个爆炸性环境(例如通过产生火花)的设备部件。防爆外壳必须满足下列条件：,引向外界环境的所有外壳接缝必须是防火焰的该外壳必须有充分的强度以经受住内部的爆炸而没有破裂或永久变形该外壳的表面温度绝不许超过周围气体空气混合物的引燃温度当选择一种防爆材料时，客户应考虑该材料的厚度、抗腐蚀性、冲击强度与多孔性。非火花型设备(Exn)非火花型设备是对该设备在连接线路与配线方面采取了特殊的预防措施以提高可靠性的设备。该设备在正常操作下并,不产生电弧、火花或热的表面。非火花型设备通常在危险区里与三相感应电动机一起使用。限制能量法客户还可以通过去除逸出气体中充足的能量使其能量水平低于周围环境中任何可燃气体与可燃粉尘最低限度的引燃能量水平来防止爆炸。若能量水平保持低于这些水平，则爆炸将不会发生本质安全(Exi)本质安全(I.S.)设备与接线通过限制释放充足的电能避免引燃在正常或确定的故障条件下环境中的爆炸性气体来防,止爆炸。被允许进入危险场所的能量受到本质安全隔离栅(由安装者提供)的限制。本质安全方法的优点包括：保持安全系统要求较少的操作者干预更容易维护与修理设备I.S.设备被给定电压、电流与电源的最大极限值。这些参数的幅度确定了在IS电路里允许的储存能量的水平。,免除法客户也可通过使用在正常运行条件下不产生电弧或火花的设备或设备零件来防止爆炸。因而防止在任何时候发生引燃源。增加安全度(Exe)增加安全度或许是最广泛采用的保护方法。增加了安全度的设备的设计与制造排除了通常产生火花的组成零件。制造厂商通过下列方法设计其它的组成零件，大大地减少会引起引燃的故障条件发生的可能性：,减少并控制工作温度确保可靠的电气连接线路增加绝缘的有效性减少由尘土与潮湿气体进入而污染的可能性常见的增加安全度的应用场合包括端子与接线盒、控制盒与灯光连接配件。,认证标准,用在过程控制工业中最常见的认证标准是：加拿大工业标准协会(CSA)，在加拿大。欧洲电工标准化委员会(CENELEC)，在欧洲。工厂共同研究(FM)，在美国。日本工业标准(JIS)，在日本。澳大利亚标准学会(SAA)，在澳大利亚。世界各地的认证机构用认证证书证明过程控制仪表满足这些标准。你应与之熟悉的认证机构包括：,英国可燃环境电气设备认证局(BASEEFA)，在英国BVS与PTB，在德国CERCHAR与LCIE，在法国CESI，在意大利DEMKO，在丹麦ISSeP，在比利时KEMA，在荷兰SEV，在瑞士SIRA，在英格兰,产品认证过程,当设计一个新产品时，制造厂商决定要遵循的合适的标准，并设计符合该标准的新产品。制造厂商的产品认证组与产品设计者一起工作，以确保满足全部可适用的要求。此外，遵循标准工程师与设计者在设计阶段与认证机构一起工作。设计一旦完成，就对该产品的原型样机进行测试。测试后，制造厂商向认证机构提交该产品的证明文件资料与硬件供他们审查。,若得到批准通过，认证机构给制造厂商发送认证证书文件，然后制造厂商可按认证的内容标记上与销售该产品。每一个认证机构使用一个具体的格式来表示它已发放给一个特定仪表哪一种认证证书。你需要能说明这些标志，以便你能向客户解释这些标志的含义。,认证机构的安全代码,IEC安全代码国际电气技术委员会(IEC)安全代码是用来指明电气设备的认证标准(例如，CENELEC、JIS、SAA)。IEC代码以下列格式出现：ExiaIICT4(Tamb=70C)CENELEC认证可容易地由EEx符号识别(与以上显示的Ex符号对比起来)。,表明该仪表获得证书证明可用于危险场所,表明仪表设备/气体组,表明保护的方法,温度代码,环境温度极限值,仪表的防爆标志,Ex(ia)C的含义标志内容符号含义防爆声明Ex符合欧洲防爆标准防爆方式ia采用ia级本质安全防爆方法，可安装在0区气体类别C被允许涉及C类爆炸性气体:注:该标志中无温度组别项,说明该仪表不与爆炸性气体直接接触.,Ex(ia)CT6的含义:防爆声明Ex符合某种防爆标准，如我国的国家标准防爆方式ia采用ia级本质安全防爆方法，可安装在0区气体类别C被允许涉及C类爆炸性气体温度组别T6仪表表面温度不超过85,防爆标志格式说明：将工厂或矿区的爆炸危险介质，按其引燃能量，最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级，以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。防爆标志格式：Ex(ia)CT4（防爆标记防爆等级气体组别温度组别）,其它类型的认证证书,客户经常要求仪表产品要经水静压测试、清扫氧气及标定。对这每一个要求和对其它特殊清洗服务都可提供认证证书。对每一个类型的服务都赋予具体的选项代码(表显示某些服务)。你应了解与每一个认证证书相关联的要求，以便你能向你的客户说明那些要求。,水静压试验是通过施加静态/管线压力来确定一台变送器抗爆裂或防漏严密性所实施的一种测试。已收到水静压测试认证证书的仪表保证其组装正确，并且没有可影响变送器保存流体能力的腐蚀、生锈、结构上的缺陷、裂缝、螺纹破损或其它损坏标定标定是一种测试，在测试期间，过程变量的已知值作用于变送器，并记录下该变送器对应的输出信号读数。标定测试是在规定的条件下进行的客户可要求他们的变送器在适合于他们的应用场合的环境温度或管线压力下进行标定，,以最大限度减少受环境温度或静压影响的风险。标定的目的是要确保变送器精确地反映过程变量值(例如当过程温度确实是50C时，确保温度变送器的输出信号为50C)。含氧设备的清洗含氧设备的