防爆气体涡街流量计是一种用于测量气体流量的仪表,特别适用于易燃易爆环境中。
一、防爆设计基于以下两种核心原则:
能量限制:通过限制设备内部可能产生的电火花、热效应等能量释放,避免引燃周围爆炸性气体。
隔离与密封:通过隔爆外壳、密封结构等物理手段,防止爆炸性气体进入设备内部,或阻止内部爆炸向外传播。
1.电气防爆设计
防爆标志与等级
常见的防爆标志包括Exd(隔爆型)、Exi(本质安全型)、Exm(正压型)等。
防爆等级通常为ExIIBT4~T6(适用于Ⅱ类爆炸性气体环境,温度组别T4~T6)。
本质安全型防爆(Exia/Exib)
通过限制电路中的电压、电流和储能元件能量,确保在故障状态下也不会产生足以引燃爆炸性气体的火花或热效应。
例如:
使用低功耗传感器(如电容式或磁电式涡街检测器);
限制信号线路长度和负载电阻,确保总能量低于安全阈值(通常<1.3J)。
隔爆型防爆(Exd)
将可能产生火花的电气部件(如接线端子、放大器)封装在高强度隔爆外壳内。
外壳能承受内部爆炸压力,并通过法兰间隙(通常≥0.5mm)冷却爆炸火焰,防止向外传播。
2.机械结构优化
密封设计
采用O型圈、密封垫片等材料,确保外壳与传感器、接线盒之间的密封性,防止爆炸性气体渗入。
接合面光洁度要求高(如Ra≤6.3μm),并涂覆防锈油。
防爆传感器设计
涡街发生体(如三角柱、梯形柱)采用非金属材料(如聚四氟乙烯)或防静电涂层,避免静电积聚。
传感器与流体接触部分采用防腐蚀材料(如哈氏合金),减少火花产生风险。
3.安全认证与标准
国际认证:
IEC60079:国际电工委员会防爆电气设备标准。
ATEX:欧盟防爆设备指令,要求设备符合特定防爆等级(如Ⅱ2GExdIICT4)。
国内认证:
GB3836:中国国家标准,规定防爆电气设备的技术要求和试验方法。
三、防爆气体涡街流量计关键技术措施
1.本质安全电路设计
限流限压:
在电源输入端串联限流电阻或齐纳二极管,限制电流和电压。
例如:本质安全型电路的工作电压通常<24V,电流<100mA。
储能元件限制:
电容和电感需满足安全能量要求(如电容≤0.1μF,电感≤10mH)。
2.隔爆外壳设计
强度计算:
外壳材质通常为铸铝或不锈钢,厚度需通过爆炸压力计算确定(如1.5倍最大内压)。
法兰间隙:
隔爆接合面宽度和间隙需符合标准(如IIB级气体:间隙≤0.4mm,接合面宽度≥12.5mm)。
3.静电防护
接地设计:
流量计外壳和金属管道需可靠接地,导除静电电荷。
防静电材料:
传感器和密封件采用导电或抗静电材料(如碳黑填充橡胶),表面电阻<1GΩ。
4.温度控制
防爆温度组别匹配:
根据气体类型(如氢气、甲烷、乙炔)选择温度组别(T1~T6),确保设备表面温度低于气体引燃温度。
例如:T4组别设备表面温度需<135℃。
散热设计:
通过散热片、风冷或液冷降低内部元器件温度。
