Как научно разделить взрывозащищенные зоны? — Решения по адаптации основного измерительного оборудования от Auto Instruments.

Как научно разделить взрывозащищенные зоны? — Решения по адаптации основного измерительного оборудования от Auto Instruments.

В таких отраслях, как нефтехимия, добыча угля, пылеулавливание, производство тонкой химии, а также логистика хранения и транспортировки, взрывоопасные среды могут возникать постоянно. Для обеспечения безопасного производства необходимо выявлять риски на их источнике, а разделение взрывозащищенных зон, как необходимое условие безопасного производства, является основой для всех взрывозащищенных конструкций, выбора оборудования, компоновки системы вентиляции и управления производственными процессами.

Благодаря научному разделению зон, можно четко определить границы и уровни опасных сред, что позволяет целенаправленно применять инженерные меры и снижать вероятность возникновения источников возгорания, тем самым минимизируя риски аварий.

Компания Auto Instruments глубоко вовлечена в область измерений в сфере промышленной автоматизации и систематически систематизировала принципы, стандартные системы, правила классификации газовых и пылевых сред, а также факторы, влияющие на разделение взрывозащищенных зон. В сочетании со своим основным продуктом — Auto Instrumentsдатчики давленияВ нем анализируются их преимущества и точки применения в различных взрывозащищенных условиях, что обеспечивает профессиональную поддержку предприятиям для достижения безопасного и эффективного производства.

I. Принципы разделения взрывозащищенных зон

1. Три элемента взрыва

В промышленных условиях одновременным присутствием горючих материалов, окислителей и источников воспламенения является основное условие для взрыва.

К трем составляющим взрыва относятся горючие материалы (такие как природный газ, пары бензина, угольная пыль, металлическая пыль), окислители (обычно воздух, причем содержание кислорода является ключевым фактором расширения при взрыве) и источники воспламенения (электрические искры, искры от механического трения, статическое электричество, высокотемпературные поверхности и т. д.).

Когда все три элемента присутствуют в правильных пропорциях, создаются условия для взрыва. Разделение взрывоопасных зон, по сути, оценивает вероятность одновременного присутствия всех трех элементов в определенной зоне, при этом частота и продолжительность их возникновения являются основной основой. Чем дольше и чаще происходит возникновение, тем выше уровень опасности, и зоны регулируются в соответствии с уровнями риска.

2. Источники выпуска

К таким деталям относятся те, которые могут выделять горючие вещества, например, уплотнения насосов, клапаны, фланцы, вентиляционные клапаны и соединения пылеотводящего оборудования.

Они классифицируются по частоте и продолжительности высвобождения на следующие категории:

Источники непрерывного выброса: длительное существование (например, газовая фаза внутри резервуара).

Источники утечки первого уровня: возможная утечка во время нормальной работы (например, из-за уплотнений насоса).

Источники утечки второго уровня: только кратковременные утечки при нештатных ситуациях (например, случайные утечки через фланцы).

Чем выше уровень загрязнения в источнике, тем выше уровень опасности в этом районе.

3. Условия вентиляции

Это относится к способности воздуха разбавлять горючие вещества до безопасной концентрации ниже предела взрываемости, что является важным фактором, влияющим на возможность сохранения опасной среды. Сюда входят естественная вентиляция (изменение воздушных потоков) и механическая вентиляция (вытяжка с помощью вентилятора).

Когда хорошая вентиляция позволяет стабильно поддерживать концентрацию горючего вещества ниже нижнего предела взрываемости (например, НПВ метана).≈5%), опасность в этом районе может быть значительно снижена.

4. Принцип технико-экономического баланса

Разделение территории должно обеспечивать баланс между безопасностью и экономичностью. Слишком узкое разделение может привести к игнорированию рисков, в то время как слишком широкое разделение может повлечь за собой чрезмерно высокие затраты на выбор оборудования. Разумный подход заключается в проведении всесторонней оценки, основанной на характере горючих материалов, вероятности выброса, пространственной структуре и опыте эксплуатации, с обеспечением соответствия разделения нормативным требованиям и удобства его инженерного внедрения.

II. Разделение зон для газовой и парообразной среды

В Китае в основном используется метод зонирования (разделения территорий), например, зона 0, зона 1 и зона 2.

1. Зона 0: Постоянно опасная зона

Указывает на длительное или частое присутствие легковоспламеняющегося газа или пара, с продолжительностью более 1000 часов в год. Обычно встречается внутри резервуаров для хранения, газообразных зон реакторов, а также внутри туннелей и других замкнутых пространств.

Оборудование должно соответствовать наивысшему уровню искробезопасности (Ex ia), ограничивающему энергию (ток, напряжение) для предотвращения генерации энергии воспламенения при возникновении любой неисправности.

2. Зона 1: Периодически опасная зона

В процессе нормальной работы могут образовываться облака легковоспламеняющихся газов, часто связанные с колебаниями технологических процессов и утечками в работе оборудования. Например, насосные помещения (где может происходить утечка через уплотнительную поверхность), зоны концентрации клапанов (где может происходить утечка в процессе работы) и окрестности топливораздаточных колонок (где пары бензина легко распространяются) — все это такие зоны. Может использоваться оборудование взрывозащищенного типа (Ex d), повышенного уровня безопасности (Ex e) или искробезопасного типа (Ex ib).

Взрывозащищенный тип (Ex d) означает, что корпус оборудования выдерживает внутреннее взрывное давление и предотвращает утечку пламени. Повышенная безопасность (Ex e) повышает безопасность за счет уменьшения дугового разряда и снижения температуры. Взрывозащищенное оборудование противостоит внутренним взрывам за счет усиления корпуса и предотвращения утечки пламени. Оно обычно используется в Зоне 1 в качестве метода взрывозащиты.

3. Зона 2: Зона с периодическими источниками опасности

Взрывоопасные смеси возникают лишь на короткое время в нештатных ситуациях или при утечках, например, на периферии резервуарных зон и в хорошо вентилируемых экспериментальных зонах.

Можно использовать искробезопасное оборудование (Ex n), которое не образует дуги и не нагревается при нормальной работе.

4. Характеристики диффузии газа и область применения.

Относительная плотность газа (относительно плотности воздуха) влияет на направление его диффузии:

Тяжелее воздуха (плотность 1): например, пропан и бутан, которые имеют тенденцию накапливаться в небольших количествах.

Легче воздуха (плотность < 1): например, водород и метан, которые стремятся подняться вверх.

Высота зоны обычно устанавливается в соответствии с вышеуказанными правилами. Летучие среды могут иметь больший диапазон распространения, который необходимо оценивать на основе данных о физических свойствах. Характер распространения тесно связан со скоростью ветра и препятствиями.

Тяжелее воздуха→Высота участка составляет приблизительно 1 м над землей.

Легче воздуха→Зона на глубине от 1 до 2 метров ниже потолка считается зоной риска.

Жидкости с высокой температурой воспламенения→Низкое испарение газа позволяет уменьшить площадь поражения.

III. Разделение зон для запыленных территорий

Взрывы пыли отличаются от взрывов газа тем, что ключевым моментом является образование взрывоопасных пылевых облаков (взвешенной пыли). Чем меньше размер частиц пыли и чем суше пыль, тем выше вероятность образования взрывоопасного пылевого облака.

1. Зона 20: Область непрерывного пылевого облака

Пыль долгое время находится во взвешенном состоянии. Взрывы пыли, часто встречающиеся внутри мукомольных заводов, силосов для угольной пыли и камер смешивания металлических порошков, сопряжены с риском вторичного взрыва, то есть первоначальный взрыв может поднять осевшую пыль и вызвать более сильный вторичный взрыв. Поэтому требуется высочайший уровень защиты.

2. Зона 21: Периодически образующиеся пылевые облака

В процессе эксплуатации пыль может подниматься во взвешенном состоянии, например, в местах погрузки и разгрузки, а также в перевалочных пунктах, где могут образовываться облака пыли. Как правило, требуется использование взрывозащищенного электрооборудования (Ex tD), а также необходимо контролировать повышение температуры поверхности для предотвращения воспламенения пыли.

3. Зона 22: Область редкого пылевого облака

Пыль в основном находится в осевшемся состоянии и лишь на короткое время поднимается во взвешенном состоянии, образуя пылевое облако при потревожении или в случае неисправности, обычно обнаруживаемой в застойных зонах заводов, снаружи пылеулавливающего оборудования, складских помещениях и угловых платформах.

Размер частиц, влажность и состав пыли существенно влияют на риск взрыва. Чем меньше размер частиц и чем суше условия, тем опаснее взрыв.

Зоны запыленности часто разделяют с использованием метода определения расстояния до источника загрязнения, который является наиболее практичным подходом на строительных площадках.

IV. Стандартная система

Международные общие стандарты

Серия стандартов IEC 60079 является общепризнанным базовым стандартом для взрывоопасных сред.

IEC 60079-10-1: Раздел, посвященный взрывоопасным газовым средам

IEC 60079-10-2: Раздел, посвященный средам, содержащим взрывоопасную пыль.

Требования ЕС к оборудованию ATEX: Обязательные требования в ЕС, касающиеся оборудования (ATEX 114) и управления площадкой (ATEX 153).

NFPA/NEC (США): Использует метод классификации по классам/подразделениям.

Хотя термины различаются, основная логика остается той же — все они различают уровни риска в зависимости от частоты и продолжительности появления опасных веществ.

V. Факторы, влияющие на результаты деления территорий

1. Свойства горючих материалов

Температура вспышки: наименьшая температура, при которой жидкость при нагревании может образовывать легковоспламеняющиеся пары. Чем ниже температура вспышки, тем выше летучесть и тем больше риск взрыва.

Нижний предел взрывоопасности (НПВ): Ниже этого значения концентрация газа не может взорваться. Например, для метана она составляет около 5%. Чем ниже НПВ, тем легче образуется взрывоопасная смесь.

Размер частиц, влажность и состав пыли определяют ее взрывоопасность. Например, алюминиевый и магниевый порошок являются очень чувствительными к взрыву частицами.

2. Параметры источника выпуска

Скорость утечки, давление, температура и т.д. определяют количество выделяемого горючего материала.

Чем выше скорость выделения вещества, тем легче за короткое время образовалась легковоспламеняющаяся смесь.

Однако высокоскоростная струйная подача может также усиливать эффект разбавления из-за турбулентного перемешивания, что требует специального анализа. Катастрофические утечки обычно используются для оценки плана действий в чрезвычайных ситуациях.

3. Условия вентиляции

Объем вентиляции определяет, могут ли легковоспламеняющиеся газы или пылевые облака накапливаться до опасных концентраций, и является наиболее распространенным фактором, вызывающим изменения в классификации зон.

Естественная вентиляция в значительной степени зависит от климата, рельефа местности и скорости ветра; механическая вентиляция позволяет постоянно контролировать концентрацию воздуха, но необходимо следить за тем, чтобы неисправности не приводили к эскалации риска (например, срабатывание сигнализации о неисправности вентилятора).

4. Пространственная структура

В закрытых помещениях происходит накопление газов, тогда как в открытых — их распространение; препятствия (такие как трубопроводы, стены) могут образовывать зоны скопления газа, увеличивая локальные риски. Рациональность конструктивного решения напрямую влияет на форму опасной зоны.

МЫ.

Авто  манометрический датчик давления: Точный датчик давления для работы в условиях высоких температур и высокого давления

емкостной датчик давленияявляются основным оборудованием для промышленного мониторинга давления, преобразуя сигналы давления в стандартные электрические сигналы для вывода, обеспечивая поддержку данных в реальном времени для управления технологическими процессами и предупреждения о безопасности. В условиях высоких температур и высокого давления во взрывоопасных зонах традиционные методы интеллектуальный датчик давления подвержены таким проблемам, как деформация диафрагмы и дрейф сигнала. Однако, Autoдатчик давления HARTБлагодаря своему индивидуальному дизайну, они идеально соответствуют строгим требованиям.

1. Прорывы в области устойчивости к температуре и давлению.

Широкий диапазон рабочих температур: Традиционные датчики давления обычно имеют диапазон рабочих температур от -20 до 150 °C.°C, а их сенсорные компоненты имеют тенденцию к старению и выходу из строя в условиях высоких температур. Автодатчик давления EXВ них используются высокотемпературные керамические емкостные датчики, а также специальные конструкции корпусов для отвода тепла, позволяющие основным компонентам выдерживать температуры от -40 до 200 °C.°C, при этом некоторые модели, изготовленные на заказ, могут достигать 300.°C. Они используют многоступенчатые алгоритмы температурной компенсации, обеспечивая точность измерений в пределах...±0,1% от полной шкалы во всем диапазоне температур, что исключает погрешности измерений, вызванные температурным дрейфом.

Высокая устойчивость к давлению и защита от повреждений: В условиях высокого давления диафрагма и уплотнительная конструкция датчика играют ключевую роль в обеспечении защиты от рисков. В автоматических датчиках давления используются диафрагмы из сплава Hastelloy C-276, способные выдерживать сверхвысокое давление до 100 МПа, что соответствует требованиям к измерениям в реакторах высокого давления, нефтегазовых скважинах и других условиях. Уплотнительная конструкция выполнена с использованием технологии лазерной сварки и соединена с фторкаучуковыми уплотнительными кольцами, что обеспечивает уровень защиты IP67 и соответствует взрывозащищенному стандарту Ex d, позволяя использовать датчик непосредственно в газоопасных зонах 1 и исключая риски для безопасности, связанные с нарушением герметичности.

2. Устойчивость к помехам в сложных средах

В условиях взрывоопасной среды с сильно коррозионными и высоковязкими средами (такими как сильные кислоты и тяжелая нефть) датчик давления подвержен коррозии и засорению, что влияет на стабильность измерений. Автоматические датчики давления предлагают варианты с антикоррозионным покрытием из ПТФЭ и ПФА, а для высоковязких сред используется конструкция с плоской диафрагмой для уменьшения прилипания среды и засорения. Они также включают интеллектуальные алгоритмы фильтрации сигнала для эффективной защиты от электромагнитных и вибрационных помех в промышленных условиях, обеспечивая стабильный выходной сигнал.

VII. Заключение

Разделение взрывозащищенных зон является отправной точкой управления взрывоопасной средой и фундаментальной основой для выбора оборудования, компоновки технологических процессов, проектирования вентиляции и обеспечения безопасности эксплуатации. Только понимание свойств горючих материалов, характера их выброса, диффузионных свойств и характеристик оборудования позволяет сопоставить результаты зонирования с реальными устройствами, формируя эффективную систему контроля рисков.

Автоматические датчики давления, благодаря своим выдающимся взрывозащищенным характеристикам, широкому диапазону допустимых температур и давлений, высокой точности измерений и техническим преимуществам в адаптации к сложным средам, стали надежным выбором для взрывозащищенных зон в отраслях с высоким риском, таких как нефтехимическая промышленность и угольная промышленность.