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確定危險區(qū)域的防護(hù)型式不僅僅是項目評估和簡單的規(guī)則照搬。它受到多種因素的影響,包括使用習(xí)慣和不斷發(fā)展的新技術(shù),例如總線網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)絡(luò)。
來自無線的特定鈴聲告訴控制室里的操作人員,的另一端應(yīng)該是儲罐液位技術(shù)員。他還知道如果有撥入,說明遠(yuǎn)程貯油站有東西出故障了。
另一端說道:“我無法登上zui后一個儲罐,臺階上有一只貓。”好吧,那就把它轟走,控制室里的操作人員也許會說,但是如果儲罐液位技術(shù)員說:“那是一只美洲獅,我無法靠近,我回來了。”那么,就有一個儲罐的液位無法測量。
這個例子是個特例,在當(dāng)今的自動測量系統(tǒng)時代確實極為少見,但是這是個真實的例子。在遠(yuǎn)程儲罐液位自動測量技術(shù)出現(xiàn)之前,這個公司確實要處理美洲獅在儲罐臺階上這種情況。
自動儲罐液位測量系統(tǒng)的使用可以降低工作人員的危險,例如攀爬儲罐、暴露于危險介質(zhì)中和惡劣天氣,但是會對其他問題提出額外要求——選擇何種防爆型式就是其一。
燃料生產(chǎn)和加工過程會導(dǎo)致爆炸性環(huán)境的產(chǎn)生,某些場合要求使用本質(zhì)安全型(IS)儀表,其他的場合要求使用隔爆型儀表。對于你的應(yīng)用,哪種防爆型式是的?何時應(yīng)該使用無線產(chǎn)品?兩種技術(shù)的優(yōu)
無線溫度變送器是本質(zhì)安全型儀表,適用于化工廠內(nèi),用以降低爆炸性環(huán)境的危險性。
此類設(shè)備安裝和維護(hù)簡便。(圖片來源: Emerson Process Management)
Enraf雷達(dá)液位計用于測定大型貯罐內(nèi)的物料液位和其他參數(shù),使用了隔爆和本質(zhì)安全復(fù)合防爆措施,
提供了高性價比、高安全性的系統(tǒng),適用于危險介質(zhì)的儲罐,例如汽油、原油和液態(tài)化學(xué)品。
在安裝此儀表時,技術(shù)服務(wù)人員使用帶有診斷功能的本質(zhì)安全型手持設(shè)備,不影響儲罐的正常使用。
(圖片來源: Honeywell Process Solutions)
它屬于何種危險?
決定使用哪種防爆型式可不是件容易事,這有多種原因,從設(shè)備和危險區(qū)域到企業(yè)方針和偏好。本質(zhì)安全型和隔爆型設(shè)備和方案在某些工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)有更多的應(yīng)用。這里主要聚焦于石油和天然氣、精煉和化學(xué)工業(yè),但是同樣的安全風(fēng)險也存在于其他工業(yè)領(lǐng)域:例如在水和廢水處理廠中,會釋放出危險的甲烷氣;農(nóng)業(yè)和礦業(yè)面臨著潛在爆炸粉塵的威脅。但是在石油和天然氣生產(chǎn)、精煉和化工廠中,危險環(huán)境是類似并且是給定的,而其他情況下,“危險”可能意味著有毒。
選擇隔爆型設(shè)備還是本質(zhì)安全型設(shè)備更多地取決于現(xiàn)場環(huán)境而不是項目需要。實際應(yīng)用中,需要考慮使用防爆設(shè)備的概率是很小的(少于5%)。因此,在*步,愿意做危險區(qū)域分析的廠家都希望能先確定,本質(zhì)安全型設(shè)備和隔爆型設(shè)備是否真的需要。
在分析階段,安全法規(guī)專員在項目正常運行的同時,使用探測器或者其他傳感設(shè)備,來檢測危險氣體的濃度,并確定危險等級[使用NEC等級和區(qū)域]。如果危險氣體經(jīng)常存在,那么此區(qū)域就劃分為Class 1, Div. 1,如果危險氣體偶爾存在或者僅在非常態(tài)下才會存在,那么此區(qū)域就劃分為Class 1, Div. 2,對于Class 1, Div. 2區(qū)域,無火花設(shè)備的安全級別就足夠了,現(xiàn)場絕大部分區(qū)域都是Class 1, Div. 2區(qū)域,對于余下的情況——Class 1, Div. 1區(qū)域——要求使用本質(zhì)安全型或者隔爆型(EXD)設(shè)備。
簡單地說,隔爆技術(shù)將設(shè)備置于一個外殼內(nèi)部,而這個外殼足以承受一定等級的爆炸壓力。一旦在設(shè)備內(nèi)部發(fā)生引燃或者爆炸,外殼內(nèi)部的氣體在泄漏到外部環(huán)境中之前,會冷卻到燃點以下。
隔爆型外殼由獨立實驗室(例如Factory Mutual)在特定壓力和火焰通路長度下測試并分級。典型應(yīng)用包括照明組件、發(fā)動機(jī)開關(guān)、泵和其他設(shè)備,例如必須置于危險區(qū)域的馬達(dá)。當(dāng)本質(zhì)安全技術(shù)不可用的時候,隔爆技術(shù)就變成了*。例如具有大型馬達(dá)的泵或者鼓風(fēng)機(jī),單從外形尺寸來說就不可能達(dá)到本質(zhì)安全要求,此時就不得不采用隔爆設(shè)備。
本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)布線將進(jìn)入設(shè)備和設(shè)備內(nèi)部的能量(電壓、電流、電感、電容)限制到一定等級,確保不會產(chǎn)生火花。本質(zhì)安全設(shè)備由前置齊納-二極管或置于安全區(qū)域的隔離式安全柵供電,此處的安全區(qū)域通常指控制室。本質(zhì)安全型設(shè)備可以打開、維護(hù)或者帶電操作。這種設(shè)備可以用來測量罐或管內(nèi)部的溫度,例如,當(dāng)隔爆型設(shè)備無法實現(xiàn)的場合。本質(zhì)安全技術(shù)通常沒有隔爆技術(shù)那么昂貴,但是它實現(xiàn)起來更加復(fù)雜。
如果風(fēng)險評價的結(jié)論是此區(qū)域或過程存在危險環(huán)境,需要使用這些技術(shù)時,管理層就必須在公司、區(qū)域、國家和層面*熟悉所有相關(guān)代碼和標(biāo)準(zhǔn)(NEC、Atex、IEC),并且嚴(yán)格執(zhí)行,并且要明白,標(biāo)準(zhǔn)是動態(tài)的,雖然標(biāo)準(zhǔn)化的努力從未中斷,然而差異還是巨大的。另外,代碼依從于具體理解,地方當(dāng)局的解說對于使用什么標(biāo)準(zhǔn)和如何使用標(biāo)準(zhǔn)有zui終決定權(quán)。
具有多家工廠的公司需要考
貯油站實例
具有了這些背景知識,我們來看一下這些技術(shù)是如何在實際的精煉廠中運用的。Emerson Process Management的加拿大測量部Mark Menezes為精煉廠面臨著比常規(guī)情況更大的危險給出了原因:“在10年以前,很多精煉廠更新了設(shè)備,以便于可以加工在加拿大沙漠或者委內(nèi)瑞拉發(fā)現(xiàn)的更重的原油。所以,如果你想精煉這種原料,就需要使用大量的蒸汽和高壓將其裂解。”
“為使重油變輕,廠區(qū)內(nèi)使用了很多氫氣。氫氣是一種zui易燃燒的氣體,任何一點高壓氫氣的泄漏都是很危險的。而且,重油通常還需要脫硫。具有這些步驟的任何工廠都需要更加關(guān)注危險環(huán)境問題。”
一個例子是貯油站。需要確定每個罐內(nèi)的燃料、化學(xué)品或者其他液體的數(shù)量。Honeywell Process Solutions公司的產(chǎn)品市場Frank Van Bekkum解釋道,這個工作可以手動完成,派一個人去貯油站測量就行了。但是這種方法比較困難、危險而且通常不受歡迎
本質(zhì)安全設(shè)備應(yīng)用在裝填區(qū)起到了至關(guān)重要的作用。底部的裝填計算機(jī)和儲罐接地設(shè)備確保碳?xì)?br />化合物的安全有效裝填。道路和鐵路油槽車的接地設(shè)備將靜電荷緩慢放電,不會產(chǎn)生危險火花,
消除了事故隱患。一旦放電完成,一個允許信號會傳送到系統(tǒng),以控制裝填過程。
圖片來源: Honeywell Process Solutions
現(xiàn)代精煉廠使用各種各樣的設(shè)備,用于測量儲罐液位。Van Bekkum說道,可選項包括雷達(dá)系統(tǒng),配有通訊模塊,打包置于隔爆外殼內(nèi)部。他補(bǔ)充道:“而且,本質(zhì)安全溫度測量設(shè)備深入儲料內(nèi)部。所以我們的設(shè)備實際上是分離設(shè)備,由置于隔爆外殼內(nèi)的具有連接件的設(shè)備和深入罐內(nèi)的本質(zhì)安全型溫度探頭組成。即使不銹鋼材質(zhì)的溫度探頭損壞,整個系統(tǒng)也是安全的。”
這種方法直截了當(dāng),但是其復(fù)雜度卻導(dǎo)致這種安全系統(tǒng)很難正確應(yīng)用,Van Bekkum警告道:“在貯油站不總是選擇本質(zhì)安全型設(shè)備,因為泵和控制閥的功率和通訊要求超過了本質(zhì)安全型設(shè)備的規(guī)定。如果你在現(xiàn)場使用本質(zhì)安全型設(shè)備,它必須與供電設(shè)備隔離,以確保設(shè)備防爆型式不會被破壞。”
回顧歷史,展望未來
Van Bekkum補(bǔ)充道,不考慮技術(shù)因素,大多數(shù)問題都是由人為因素導(dǎo)致的,而且大多數(shù)問題不是發(fā)生在新設(shè)備安裝期間,而是發(fā)生在老設(shè)備修改期間,這是由于缺乏計劃和溝通導(dǎo)致的。
他解釋道:“例如現(xiàn)有的一臺變送器更換成新產(chǎn)品了,可能來自于不同供應(yīng)商,維護(hù)部門知道設(shè)備變更了,但是生產(chǎn)部門并不知道變更。”他解釋道:“必須引起注意,確保規(guī)格匹配,并將任何變更通知所有技術(shù)人員。”
要注意,兩種技術(shù)在同一區(qū)域同時使用可能導(dǎo)致沖突、錯誤以及由此引發(fā)的危險。工人必須針對其工作區(qū)域進(jìn)行專門培訓(xùn),實際上*工人都受到了交叉培訓(xùn),可以使用這兩種技術(shù),所以越來越多的公司發(fā)現(xiàn)同一處工廠可以兩種方法共同使用。Menezes和Van Bekkum同意道,大多數(shù)情況下,使用何種技術(shù)并不是由應(yīng)用決定,而是由現(xiàn)場情況決定,使用習(xí)慣和傳統(tǒng)比技術(shù)和危險本身對于選型的影響更大。
Emerson公司的Menezes認(rèn)為,在北美隔爆型設(shè)備更加普及,而在歐洲,本質(zhì)安全型設(shè)備更加普及。“本質(zhì)安全型設(shè)備的安裝成本較低,但是實現(xiàn)起來較復(fù)雜,你不得不考慮更多的本質(zhì)安全相關(guān)技術(shù),這可不是一件簡單的事。購買內(nèi)部允許發(fā)生爆炸的隔爆外殼,使用隔爆管路安裝。這樣的應(yīng)用可以確保設(shè)備內(nèi)部一旦發(fā)生爆炸,也不會傳爆,在氣體逃逸的時間內(nèi),氣體溫度可以被冷卻到安全范圍內(nèi)。使用在石油和天然氣行業(yè)以及精煉廠的都是隔爆型設(shè)備,這是由這些行業(yè)的特性決定的。大多數(shù)北美的工廠都這樣沿用,所有的設(shè)備都是隔爆型。”
總線通信和無線網(wǎng)絡(luò)的影響
Menezes和Bekkum都同意,世界正在朝著本質(zhì)安全技術(shù)發(fā)展,逐漸淘汰隔爆技術(shù)。本質(zhì)安全技術(shù)在北美逐步占領(lǐng)*有兩點原因:總線技術(shù)使用的增加和無線系統(tǒng)的普及。Menezes指出:“例如,如果我使用了基金會現(xiàn)場總線,我可以在安全區(qū)域安裝一個安全柵,并在同一條總線上連接5臺變送器。我的成本只有五分之一,很多以前使用隔爆設(shè)備的用戶,在選擇基金會現(xiàn)場總線之后,都轉(zhuǎn)而使用本質(zhì)安全設(shè)備了。總線技術(shù)也可以應(yīng)用在電機(jī)上——不是為電機(jī)供電,而是用于傳輸信號。例如,8臺電機(jī)一起連接到帶有本質(zhì)安全限能的Profibus或DeviceNet總線之后,馬上就可以投入使用了。”
無線技術(shù)也推進(jìn)了本質(zhì)安全技術(shù) 的普及。很多無線設(shè)備是電池供電的,直觀感覺,就應(yīng)該做成本質(zhì)安全設(shè)備。如果工廠需要監(jiān)控反應(yīng)堆的溫度,那么使用無線溫度傳感器的成本比較低。Menezes說道:“從能量角度講,就不足以產(chǎn)生危險。例如變送器的電池發(fā)生故障,技術(shù)人員可以到現(xiàn)場,打開電池蓋,更換新電池,然后再把蓋子擰上,這一切操作都可以在危險區(qū)域完成。這就是本質(zhì)安全技術(shù)。”
Menezes舉了一個比較詳細(xì)的例子:主密封的失效。一臺壓力變送器可以做成本質(zhì)安全型也可以做成隔爆型,他解釋道:“但是一旦危險流體沖破主密封(將設(shè)備連接到流程中的變送器膜片),過程流體流入變送器,然后流入其他部件內(nèi),通過管道zui終流入控制室。2000-psi的碳?xì)浠衔飮姙⒃诘匕迳希颂幈緫?yīng)該是安全區(qū)域。無線設(shè)備就意味著危險區(qū)域內(nèi)的變送器與安全區(qū)域沒有連接。”他承認(rèn)到,還有其他方法解決這個問題,例如雙重密封或者管道密封,但這會增加成本和復(fù)雜度。
Menezes說道:“對于老式系統(tǒng),隔爆技術(shù)簡便實用,但是,一旦你在總線上使用了多種設(shè)備,或者使用了無線技術(shù),本質(zhì)安全技術(shù)就變得更有競爭力,特別是對于儀表來說。”
對于無線網(wǎng)絡(luò),Van Bekkum 承認(rèn)到他和
Van Bekkum補(bǔ)充道:“雖然對于無線技術(shù)還存有很多情感因素,然而工業(yè)界正在越來越快地向無線技術(shù)發(fā)展,并且獲益頗豐。在做無線設(shè)計的時候,基建開發(fā)很重要,必須符合整個工廠的當(dāng)前和未來需求。無線技術(shù)不僅僅是銅線的簡單替換。如果根據(jù)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)建立一個完好系統(tǒng),它就是安全可靠的。誠然,沒有什么是*安全的,但是你可以使它盡可能安全,你可以將風(fēng)險等級降低到可以接受的程度。”
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2025成都國際無人系統(tǒng)(機(jī))技術(shù)及設(shè)備展覽會
展會城市:成都市展會時間:2025-10-10