隔爆型氧化锆分析仪的系统设计

　　1　引　言

　　隔爆型氧化锆氧量分析仪的工作原理[1]与非防爆产品一样,隔爆型产品之所以能够起到防爆作用,主要取决于产品的隔爆结构设计。由于隔爆产品对材料成分、机械强度、密封性能的设计要求较高,因此产品的结构较为复杂,技术要求高,制造难度大,生产成本高。非防爆型产品虽然结构简单,价格低廉,但满足不了石油化工等易燃易爆行业的要求。针对此问题,自主设计研发了一种全隔爆型产品,为石油石化行业等危险场所的氧含量测量提供了一体化的解决方案。

　　2　系统及结构设计

　　分析仪系统由检测器、导流管、转换器、连接电缆、校验箱等部分组成,如图1所示。各部分根据使用要求不同分为多种规格型号,在结构设计上,研发了隔爆型检测器和转换器、高温型带散热器导流管、专用校验箱等。

　　检测器与转换器采用分体式结构,两者间通过电缆连接,转换器远离高温环境,提高了系统的可靠性和稳定性,便于现场安装调试。检测器与导流管设计为分体式结构,通过法兰连接,延长了传感器的使用寿命,便于安装维护。导流管的安装法兰与工艺法兰相连接,在检测器与导流管的安装法兰之间设有环形翅片式散热器,可用于1 300℃的操作温度。配套的校验箱将系统的气路连接起来,便于现场的标定检查。系统各单元及连接全部采用隔爆设计,适用于防爆等级ExdⅡCT5爆炸性气体环境的工作场所。功能设定和调试可通过隔爆转换器操作箱上的按钮在外部实施,现场通电情况下不用打开表盖,就可方便地进行设定和显示。

　　检测器、转换器的壳体采用优质铝合金材料制造,导流管采用高温合金材料,法兰、管件采用优质不锈钢制造,各连接处均有防松动措施,具有足够的强度和刚度。隔爆结构设计采用多种接合面形式,如螺纹、止口、操作杆、圆筒、间隙结合面等,可有效阻止仪表内爆炸火焰的外逸,与外部爆炸性气体环境起到了隔离作用,进而达到安全防爆的目的。隔爆产品的设计通过了国家级仪器仪表防爆安全监督检验站(NEPSI)的认证,防爆标准符合GB3836. 2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分:隔爆型“d”的要求[2],防爆标志为ExdⅡCT5(检测器);Exd　　ⅡCT6(转换器),填补了国内产品的空白。

　　2.1　隔爆型检测器

　　检测器包括外壳组件、氧化锆传感器、阻火器、过滤器、电缆接头、校验气体接头、针形阀、护罩组件、接线端子组件等。在非正常工作情况下,爆炸性气体被引入仪表内部,由于氧化锆传感器自己带有加热器,则可能点燃仪表内部的爆炸性气体而引起爆炸。当仪表内部产生爆炸时,由于外壳组件等具有足够的机械强度而不致损坏;阻火器的结构设计和各种隔爆结合面的长度及间隙可阻止仪表内爆炸火焰的外逸。可有效地保证仪表内部爆炸气体的火焰不会外泄到仪表外部,引起周围爆炸性气体的爆炸而造成危害,起到了安全防爆作用。