Ключевой принцип выбора для опасных зон: сначала определить зону, затем изучить маркировку взрывозащиты

На химических установках, объектах хранения и транспортировки нефти и газа, в цехах фармацевтических растворителей, на окрасочных линиях и в системах транспортировки порошкообразных материалов преобразователи перепада давления часто применяются для контроля уровня в герметичных емкостях, перепада давления на фильтрах, расхода воздуха, расхода среды и перепада давления до и после насоса. Если точка измерения расположена во взрывоопасной среде, при выборе нельзя ограничиваться сравнением диапазона, точности и выходного сигнала: необходимо также обеспечить соответствие вида взрывозащиты прибора опасной зоне, категории среды, температурному классу и способу подключения системы.

Искробезопасные преобразователи перепада давления обычно имеют маркировку «Ex ia» или «Ex ib». Их основной принцип заключается в ограничении энергии электрических искр и тепловых эффектов, которые могут возникать в цепи при нормальной работе и в установленных условиях неисправности, до уровня, недостаточного для воспламенения определенной взрывоопасной смеси. Полная искробезопасная система не формируется только одним преобразователем: совместной проверки требуют барьеры искрозащиты, изоляторы, источники питания, параметры кабелей и способ заземления.

Персонал на объекте должен прежде всего подтвердить документы по классификации опасных зон, а не делать выводы на основании опыта вроде «на площадке есть запах» или «иногда появляется пар». Газовые среды обычно подразделяются на зоны 0, 1 и 2; среды с горючей пылью — на зоны 20, 21 и 22. Чем выше класс зоны, тем чаще или дольше присутствует взрывоопасная среда и тем строже требования к уровню взрывозащиты прибора.

Основное соответствие газовых опасных зон и уровней искробезопасности

Для взрывоопасных сред, образованных газами, парами или туманами, зона 0 — это зона, в которой взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно, длительное время или часто; зона 1 — зона, в которой она может иногда возникать при нормальной эксплуатации; зона 2 — зона, в которой при нормальной эксплуатации она обычно не возникает, а если возникает, то существует лишь непродолжительное время. Классификация зон должна определяться технологическими, промышленной безопасности и электротехническими специалистами с учетом источников утечки, условий вентиляции и свойств среды.

«Ex ia» обозначает более высокий уровень искробезопасной защиты и обычно может применяться в газовых опасных зонах 0, 1 и 2; «Ex ib» обычно применим для зон 1 и 2 и не должен использоваться в зоне 0. В конкретных проектах необходимо также руководствоваться сертификатом взрывозащиты изделия, полной маркировкой на шильдике и требованиями местных норм; нельзя делать вывод только по словам «искробезопасный тип» в рекламных материалах.

Например, для контура измерения уровня по перепаду давления, установленного в верхней части резервуара с летучим растворителем и отнесенного по технологической оценке к зоне 0, приоритетно следует применять систему Ex ia. Если зона размещения фильтра классифицирована как зона 1, преобразователь перепада давления Ex ia или Ex ib с соответствующей группой среды и температурным классом может отвечать требованиям, однако параметры искробезопасности всего контура все равно должны быть сопоставлены.

Как читать маркировку взрывозащиты: нельзя упускать группу газа и температурный класс

Маркировка взрывозащиты преобразователя перепада давления, помимо «Ex ia» или «Ex ib», часто включает группы газа IIA, IIB, IIC, а также температурные классы от T1 до T6. Группа газа отражает степень легкости воспламенения горючего газа: требования к IIC обычно выше, чем к IIB, а к IIB — выше, чем к IIA. Выбор оборудования класса IIC обычно позволяет покрыть требования для сред групп IIA и IIB, но необходимо учитывать область применения, указанную в сертификате.

Температурный класс отражает максимально допустимую температуру поверхности оборудования. Для T6 максимальная температура поверхности не превышает 85℃, для T4 обычно не превышает 135℃, а для T1 обычно не превышает 450℃. Температурный класс прибора следует сопоставлять с температурой воспламенения горючего вещества на объекте: максимальная температура поверхности оборудования должна быть ниже минимальной температуры воспламенения опасной среды с учетом инженерного запаса безопасности.

При выборе также необходимо различать температуру окружающей среды и температуру измеряемой среды. Электронный отсек преобразователя может быть установлен на высокотемпературном трубопроводе или в месте, подверженном солнечному излучению; даже если температура технологической среды соответствует требованиям, фактический нагрев корпуса может повлиять на применимость температурного класса. При высокотемпературном измерении перепада давления температуру корпуса прибора следует контролировать с помощью импульсных трубок, конденсаторов, разделительных мембран или выносных мембранных уплотнений.

Данные на шильдике необходимо по пунктам сверять с рисками, связанными со средой

В закупочных документах должны быть четко указаны наименование среды на объекте, диапазон состава, класс зоны, группа газа, температурный класс, температура окружающей среды и место установки. Указание только «взрывозащищенный преобразователь перепада давления» создает очевидные риски для последующего изготовления, приемки и монтажа на объекте. Для смешанных сред оценку следует проводить по компоненту с более высокой степенью опасности.

Например, в процессах с содержанием водорода водород обычно соответствует группе IIC с повышенными требованиями. Если оборудование имеет маркировку только для IIA или IIB, его не следует устанавливать в этой точке измерения, даже если диапазон, точность и размер фланца полностью подходят. Аналогично, при наличии паров с низкой температурой воспламенения класс T4 не обязательно соответствует требованиям: необходимо проверить паспорт безопасности среды и документы по классификации зон проекта.

При приемке рекомендуется проверять соответствие номера сертификата взрывозащиты, шильдика изделия, маркировки взрывозащиты, диапазона температуры окружающей среды и электрических параметров. Для проектов, требующих применения в пылевой среде, также следует подтвердить, что маркировка охватывает требования по взрывозащите от пыли; сертификация искробезопасности для газовой среды не заменяет автоматически оценку применимости в пылевой среде.

Проектирование искробезопасного контура: соответствие преобразователя не означает соответствия системы

Объектом искробезопасной взрывозащиты является весь контур, а не отдельный полевой прибор. Типовой контур измерения перепада давления 4mA至20mA обычно включает преобразователь перепада давления, барьер искрозащиты или изолирующий барьер искрозащиты, источник постоянного напряжения 24V, модуль аналогового входа системы управления и соединительные кабели. Несоответствие параметров на любом участке может привести к невозможности использования первоначально сертифицированного преобразователя в качестве части искробезопасной системы.

Проектировщики должны по отдельности сравнивать максимальное напряжение холостого хода Uo, максимальный ток короткого замыкания Io и максимальную выходную мощность Po барьера искрозащиты с допустимыми входными параметрами преобразователя Ui, Ii, Pi. В принципе Uo, Io и Po барьера искрозащиты не должны превышать соответствующие Ui, Ii и Pi полевого прибора; при этом суммарные распределенные емкость и индуктивность кабеля также не должны превышать допустимые для барьера искрозащиты Co и Lo.

Особенно нельзя игнорировать прокладку кабелей на большие расстояния. Если емкость кабеля составляет 90pF/m, а длина — 300m, то емкость одного только кабеля составит около 27nF, без учета внутренних эквивалентных параметров преобразователя и принадлежностей клемм. Расчеты по проекту должны выполняться на основе фактических данных кабеля, длины прокладки и контрольной схемы изготовителя; нельзя заменять записи проверки субъективным выводом «расстояние не слишком большое».

Ключевые моменты на объекте: барьеры искрозащиты, изоляторы и заземление

Стабилитронные барьеры искрозащиты обычно зависят от надежного заземления для отвода энергии неисправности; система заземления должна соответствовать проектным требованиям, а соединения заземления должны быть прочными, доступными для проверки и обслуживания. Изолирующие барьеры искрозащиты характеризуются, в частности, электрической изоляцией входа и выхода и часто имеют преимущества в помехоустойчивости и снижении влияния заземления, однако для них также требуется выполнить проверку контура по параметрам искробезопасного выхода и контрольной схеме.

Кабели искробезопасных цепей рекомендуется прокладывать отдельно от неискробезопасных цепей либо применять меры изоляции, соответствующие нормам. Клеммы, маркировка проводов и разводка внутри шкафа должны иметь четкую идентификацию. Особенно при модернизации шкафов управления нельзя произвольно смешивать искробезопасные цепи с силовыми кабелями и обычными сигнальными линиями 24V: это не только увеличивает помехи, но и нарушает условия монтажа искробезопасной системы.

После установки преобразователя также необходимо выполнить проверку контура, включая полярность, диапазон питания, выход 4mA至20mA, стабильность нулевой точки, герметичность импульсных трубок и обработку экранирующего слоя. Для измерения уровня по перепаду давления с двухфланцевой выносной системой необходимо одновременно проверить крепление капилляров, ориентацию мембран, разность высот установки и влияние температуры окружающей среды, чтобы не принять погрешность измерения за неисправность прибора.

Последовательность проверки параметров контура

Первый шаг — изучить классификацию опасной зоны и данные о среде, чтобы определить, требуется как минимум Ex ia или Ex ib, а также конкретные классы, такие как IIC, T4, T6. Второй шаг — подтвердить параметры искробезопасности в сертификате, на шильдике и в технических характеристиках преобразователя перепада давления. Третий шаг — выбрать соответствующий барьер искрозащиты или изолирующий барьер и рассчитать длину кабеля и параметры L, C в соответствии с контрольной схемой.

Четвертый шаг — повторно проверить способ подключения оборудования на стороне диспетчерской к барьеру искрозащиты, подтвердить требования к питанию, входному току, резистивной нагрузке и изоляции. Пятый шаг — подготовить расчет контура, таблицу данных прибора и схему монтажных соединений как общую основу для закупки, строительства, приемки и последующего обслуживания.

Любая замена преобразователя, изменение модели барьера искрозащиты, удлинение кабеля или изменение разводки шкафа управления может изменить граничные условия искробезопасного контура. После завершения изменений параметры необходимо проверить заново, а не просто использовать прежний вывод «взрывозащита принята».

Процедура выбора с учетом измерительных характеристик и соответствия требованиям взрывозащиты

После обеспечения соответствия взрывозащиты преобразователь перепада давления также должен отвечать реальным условиям измерения. Необходимо определить диапазон перепада давления, класс статического давления, перегрузочную способность, класс точности, технологическое присоединение, материал смачиваемых частей, температуру среды, температуру окружающей среды, тип выхода и способ монтажа. При выборе диапазона нормальный перепад давления обычно должен находиться в разумной рабочей области диапазона, при этом следует учитывать мгновенные перепады давления во время запуска, засорения и обратной продувки.

Для агрессивных сред 316L подходит не для всех условий; хастеллой, тантал, футеровка PTFE или другие совместимые материалы должны выбираться в зависимости от концентрации хлорид-ионов, кислотно-щелочных свойств и температуры. Для сред, склонных к кристаллизации, с высокой вязкостью или содержанием твердых частиц обычные импульсные трубки могут засоряться, поэтому следует оценить применение фланцевых мембранных уплотнений, промывочных соединений или выносных уплотнений.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrumentation Co., Ltd. может предоставить поддержку в выборе по диапазону перепада давления, виду взрывозащиты, материалу смачиваемых частей, технологическому присоединению и выходному сигналу; ее производственная база Shaanxi Qinkong Sensor Technology Co., Ltd. обладает возможностями разработки и производства датчиков, преобразователей и сопутствующих интеллектуальных приборов. При обсуждении проекта предоставление полных данных об условиях эксплуатации более полезно для получения практически реализуемого варианта конфигурации, чем указание только модели.

Практический перечень перед подачей данных для выбора

На этапе запроса цены или технического подтверждения рекомендуется единовременно предоставить: назначение точки измерения, наименование и состав среды, нормальный и максимальный перепад давления, статическое давление, температуру среды, температуру окружающей среды, класс зоны, группу газа, температурный класс, способ установки, стандарт фланца или резьбы, требования к питанию и сигналу. Чем полнее информация, тем легче избежать переделок из-за упущений в классе взрывозащиты.

Для новых проектов проверку сертификатов взрывозащиты, расчет искробезопасного контура и требования к монтажу на объекте следует перенести на этап проектирования; для проектов модернизации необходимо сосредоточиться на подтверждении параметров существующего барьера искрозащиты, длины старых кабелей, состояния заземления и изменений в классификации зон. Точное измерение преобразователем перепада давления и взрывобезопасность должны обеспечиваться одновременно; одно из них не может заменять другое.

Перед определением искробезопасного преобразователя перепада давления подготовьте документы по классификации зон объекта, паспорта безопасности среды и схему контура для совместной проверки специалистами по КИПиА и взрывозащите. Если требуется конфигурация для зон 0, 1, 2 или сложных условий высокой температуры и давления, можно обратиться к техническим специалистам Xi'an Shenghongchuang Instrumentation Co., Ltd. для поэтапного подтверждения маркировки взрывозащиты, параметров контура и решения по измерению.