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防爆格兰在现场仪表中的应用

供稿:中国工控网 2016/5/30 11:41:18

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  • 关键词: 防爆格兰 现场仪表 自动化控制系统
  • 摘要:工业生产自动化控制系统中,处于最恶劣环境的部分就是现场仪表。现场仪表长期承受着装置区内各种腐蚀气体、温度、湿气的侵蚀,降低了仪表内部器件的使用寿命,引起仪表性能下降,误差变大,造成系统的控制质量下降,情况严重的直接导致仪表损坏。这篇文章将介绍防爆格兰在现场仪表中的应用。

工业生产自动化控制系统中,处于最恶劣环境的部分就是现场仪表。现场仪表长期承受着装置区内各种腐蚀气体、温度、湿气的侵蚀,降低了仪表内部器件的使用寿命,引起仪表性能下降,误差变大,造成系统的控制质量下降,情况严重的直接导致仪表损坏。

对损坏的现场仪表进行统计分析,发现60%的故障原因是仪表内部进水,引发电路板烧坏。在对进水原因进行追溯排查中,又发现80%以上的仪表进水原因,是雨水通过仪表电缆连接口沿着线缆进入仪表内部。由此发现做好现场仪表的防水措施,是减少仪表损坏率的最佳措施,而做好仪表防水的措施,首先要解决的就是仪表接线口电缆的密封防水问题。

在工业生产现场中,现场存在危险的爆炸性气体的可能,因此现场所选用的仪表都要具有防爆性能。作为电缆连接的挠性连接管也要具有防爆性能,挠性连接管与仪表进线口的金属连接头也要具有防爆性能,其与仪表连接口通过螺纹硬密封实现防爆性能。禁止任何非导电物质的加入到连接密封面中,以此来实现仪表外壳与金属挠性管的等电位连接,所以通过缠绕防水聚四氟乙烯带来提高现场仪表电缆接口的防水能力是不允许的。

厂里先前使用的挠性防爆软管与仪表的连接形式

先前使用的挠性防爆软管与仪表的电缆进线口,通过金属连接件实现直接连接,金属挠性防爆软管的前方侧接有异形Y型防爆接线盒。通过对防爆接线盒注入防爆胶泥的办法来实现危险气体的隔绝措施,以此来达到防爆要求。这种防爆方法无法做到防爆软管侧雨水的渗漏密封措施,导致雨水沿着挠性防爆软管内壁流入仪表内部,引发电路板进水短路而烧毁。

绕行防爆软管与仪表直接连接时所使用的防爆胶泥注入点如图所示:

怎样使用一种措施即可实现仪表线缆的防爆要求,又能够提高仪表的防水性能?通过多年的尝试性使用比对以及同行业的经验交流,厂里最新的项目安装中使用了进口的防爆格兰。

新建生产装置所使用的防爆格兰安装图

这种防爆格兰通过内部的橡胶密封圈的挤压变形抱紧进线电缆外皮,实现了进线电缆的弹性橡胶密封。即实现了防爆要求,又阻挡了雨水沿着线缆外皮进入仪表内部的途径,一举两得。防爆格兰的末端使用了锥形连接螺纹接口形式,其与仪表的进线连接口通过锥形螺纹挤压的硬密封来实现,即满足了防爆要求也达到了防水目的,通过现场使用防水效果显著。

现通过手头的一个英国CMP公司的1/2NPT防爆格兰,用图解的方式,粗略的介绍一下防爆格兰的构造。防爆格兰的图片如下:

防爆格兰是一个中间连接部件,其两端需要螺纹接口与其他的部件进行连接,因此其法兰两端是两个连接口,考虑到防爆的要求,其螺纹连接采用的是锥形螺纹。

防爆格兰分为两个部分,两部分之间的锥形螺纹拧紧挤压是格兰密封工作的机理。两部分之间的接口如下图所示:

格兰内部的橡胶圈位置及橡胶圈结构如图所示:

通过对防爆格兰各部分的分析我们可以得出,防爆格兰是通过格兰连接面的螺纹积压橡胶圈,产生一个形变位移。这个位移在前后纵向空间受限的情况下,产生一个横向的膨胀位移,由于橡胶圈的外侧紧靠金属格兰的内壁,橡胶圈的膨胀只能向内部进行,由此橡胶圈的内径变小,与仪表进线电缆外皮的缝隙变小,在持续的积压变形中,橡胶圈与仪表电缆外皮实现良好的密封。

由上对防爆格兰工作机理的分析,我们得出结论:1、要想实现防爆格兰的良好密封,仪表进线端的线缆外皮必须切口均匀规则,没有毛刺、杂质、油污等影响密封效果的杂物。2、要实现良好密封必须做到防爆格兰的锥形螺纹旋拧到位,这样才能产生足够保证密封效果的橡胶圈形变膨胀。3、要想实现防爆格兰的防爆和防水性能必须要保证防爆格兰两侧的锥形连接螺纹接口与外部连接件可靠连接,要禁锢到位以求产生良好的硬密封效果。

虽然防爆格兰能够实现防爆和防水性能,但要做到理性效果首先要保证防爆格兰的正确安装使用,任何仪表部件都要按照规范使用才能产生应有的效果。因此仪表防水工作关键在于各部件的安装要规范,日常的巡检和维护要精细认真,只有做到早预防,早发现,早处理,仪表才能得到良好的使用。

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