Глава 7
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ ВО ВЗРЫВОНЕПРОНИЦАЕМОМ ИСПОЛНЕНИИ
Одной из особенностей взрывонепроницаемой оболочки КИА и АА является то, что полость оболочки с нормально искрящими или греющимися до высокой температуры при нормальной работе частями отделяется от полости вводного устройства взрывонепроницаемой перегородкой, а жилы кабелей или проводов присоединяются к элементам электрической схемы посредством взрывонепроницаемых проходных зажимов.
Это вызвано тем, что кабельный ввод, в котором для уплотнения кабеля или проводов использовано резиновое уплотнительное кольцо, не обладает такой же степенью надежности в отношении взрывонепроницаемости, как, например, щелевое взрывонепроницаемое соединение металлических частей оболочки. В процессе эксплуатации взрывонепроницаемость кабельного ввода может быть нарушена вследствие старения резины или низкокачественного монтажа.
Поэтому, если вводное устройство не будет отделено взрывонепроницаемой перегородкой от полости прибора с нормально искрящими или греющимися до высокой температуры элементами, при нарушении уплотнения кабелей или проводов и при проникновении взрывоопасной смеси внутрь такой оболочки возможен взрыв с передачей его в окружающую взрывоопасную среду.
Прямой ввод кабелей и проводов в оболочку разрешается производить только при отсутствии в ней источников воспламенения в нормальном режиме работы. Если взрывоопасная смесь и проникнет внутрь такой оболочки или в отделение вводной коробки, при нормальной работе аппаратуры она не воспламеняется. В этом случае передача взрыва в окружающую среду может произойти только, если одновременно действуют следующие факторы: взрывоопасная смесь должна проникнуть внутрь оболочки;
в оболочке должно произойти искрение или нагрев (например, контактных зажимов) до температуры поджигания смеси, что возможно только при аварии с аппаратом пли прибором;
входящие в оболочку кабели или провода плохо уплотнены.
Совпадение по времени перечисленных трех факторов маловероятно.
Перегородки внутри взрывонепроницаемых оболочек должны быть, как правило, взрывонепроницаемыми. В противном случае в них должны быть окна площадью не менее 750 мм2, причем если форма окна прямоугольная, то ни одна из его сторон не должна быть менее 4 мм. Несоблюдение этих требований может привести к тому, что при взрыве взрывоопасной смеси в одной из полостей взрыв в другой произойдет, как указывалось выше, с предварительным поджатием смеси, при котором развиваются высокие давления, на что оболочки обычно не бывают рассчитаны. Согласно ПИВЭ эти требования не распространяются только на оболочки с соотношением объемов отдельных полостей до 1:4, а также на оболочки со свободным объемом до 0,5 л с любым соотношением объемов отдельных полостей, так как в таких оболочках явление предварительного поджатия в опасной степени не наблюдается.
Конструирование взрывонепроницаемой КИА и АА осуществляется практически в двух направлениях:
взрывонепроницаемую оболочку аппаратуры проектируют и изготовляют как самостоятельный узел, в который встраивают аппаратуру существующих типов, серийно выпускаемую промышленностью;
взрывонепроницаемую аппаратуру проектируют и изготовляют полностью, как законченное взрывозащищенное изделие; при этом конструкции корпуса и отдельных элементов прибора органически являются его составными частями и выполняются таким образом, что одновременно образуют и взрывонепроницаемую оболочку.
При первом способе на конструирование и изготовление аппаратуры требуется наименьшее время. Нередко при этом варианте возникают осложнения, вызванные тем, что в существующие конструкции серийно выпускаемой аппаратуры приходится вносить некоторые изменения. Кроме этого, за счет отдельной взрывонепроницаемой оболочки значительно возрастают размеры и вес аппаратуры. Однако и в этом случае иногда рассматриваемый вариант оказывается наиболее оправданным и с технической и с экономической точек зрения.
Примером такой конструкции могут служить серийно выпускаемые поплавковый датчик предельного уровня ДПУ-1 или импульсный датчик ДДПН-3. В этих приборах использованы серийно выпускаемые микропереключатели общепромышленного назначения, заключенные в специально разработанные взрывонепроницаемые оболочки с отдельными полостями для ввода проводов и с механизмами передачи воздействия на микропереключатели.
Применение отдельной взрывонепроницаемой оболочки не всегда бывает целесообразным, особенно если это связано с необходимостью уменьшения веса и размеров аппаратуры. В этом случае контрольноизмерительную аппаратуру конструируют по второму способу. Примером такой конструкции может быть серийно выпускаемый индукционный датчик ДИ-3.
Датчик представляет собой индукционную катушку, заключенную во взрывонепроницаемый корпус цилиндрической формы с присоединительной коробкой для ввода проводов. Стержнем катушки является немагнитная металлическая труба, составляющая внутреннюю часть корпуса. Торцы корпуса выполнены в виде фланцев, посредством которых датчик присоединяется к арматуре.
Как видно из приведенного примера, корпус индукционной катушки является одновременно и взрывонепроницаемой оболочкой. Применить в этой конструкции какие-либо серийно выпускаемые в общепромышленном (невзрывозащищенном) исполнении индукционные катушки и заключить их со своим корпусом в отдельную· взрывонепроницаемую оболочку было бы в данном случае нецелесообразным из-за резкого увеличения размеров и веса такого датчика.
По этой же причине в настоящее время большинство взрывонепроницаемых аппаратов и приборов изготовляется по второму способу.
В последнее время для изготовления взрывонепроницаемых оболочек аппаратуры все более широкое применение находит пластмасса, например, пресс-материал АГ-4. Применение пластмасс позволяет сократить расход материалов на изготовление аппаратуры, уменьшить ее размеры и вес, снизить трудоемкость изготовления, упростить конструкцию изделия.
Например, контактную систему переключателя можно заключить в пластмассовый взрывонепроницаемый корпус с проходными контактными зажимами, выходящими наружу пластмассовой оболочки. Такую конструкцию достаточно заключить во вторую взрывонепроницаемую оболочку с прямым кабельным вводом (без отделения полости переключателя от кабельного ввода взрывонепроницаемой перегородкой с проходными зажимами). Роль взрывонепроницаемой перегородки в этом случае будет выполнять пластмассовый взрывонепроницаемый корпус, в который заключена контактная система переключателя. Таким образом, прибор получается малогабаритным и легким.
В настоящее время КИА и АА во взрывонепроницаемом исполнении изготовляется в двух принципиально разных вариантах.
По одному из них аппарат, прибор или его датчик заключают в общую взрывонепроницаемую оболочку даже в том случае, если он состоит из целого ряда электрических узлов. В этом случае во взрывонепроницаемую оболочку встраивают специально для этой цели разработанные узлы и детали, а также общепромышленные невзрывозащищенные изделия.
Контрольно-измерительную аппаратуру изготовляют преимущественно по этому варианту.
Однако, не всегда целесообразно заключить все узлы прибора в общую взрывонепроницаемую оболочку, так как при большом количестве отдельных узлов и изделий оболочка получается громоздкой и тяжелой. Кроме этого для ряда приборов (газоанализаторов, анализаторов и горючих жидкостей и т. п.) внутрь оболочки приходится вводить по пробоотборным трактам горючие газы пли жидкости, которые в смеси с воздухом могут воспламеняться внутри взрывонепроницаемой оболочки при наличии в ней источников поджигания. В этом случае на пробоотборных трактах необходимо устанавливать огнепреградители — устройства, предотвращающие распространение взрыва по этим трактам при возникновении его •внутри оболочки. Конструкция прибора в связи с этим усложняется, стоимость его изготовления увеличивается.
В таком случае (т. е. при необходимости вводить внутрь прибора горючие газы или жидкости) его иногда целесообразно изготовлять по второму варианту, когда все самостоятельные электрические узлы, могущие быть источником воспламенения, заключают в отдельные взрывонепроницаемые оболочки, помещаемые в одном легком защитном корпусе или кожухе.
Таким образом, например, выполнен датчик автоматического поточного рефрактометра РАН-61В, у которого осветитель, мультипликатор, обтюратор, индукционная катушка, предусилитель, блок конденсаторов, блок электронно-механического преобразователя и клеммная коробка заключены в отдельные взрывонепроницаемые оболочки.
Ввиду того, что контролируемый продукт в этом приборе поступает в кювету, не имеющую источников воспламенения, и не входит ни в один из узлов, содержащих электрические части или другие возможные источники поджигания, огнепреградители на пробоотборных трактах этого прибора отсутствуют.
В других приборах (например, в газоанализаторах ТП3651, СГГ-2, хроматографах), в которых контролируемые газы или пары жидкостей поступают в электрические блоки и могут воспламениться, на входе и выходе взрывонепроницаемых оболочек обязательно устанавливают огнепреградители.
Выполнение сложных приборов по отдельным взрывонепроницаемым узлам имеет еще то достоинство, что из одних и тех же узлов можно комплектовать различные по назначению приборы.
Например, автоматический фотокалориметр АФК-251В и автоматический нефелометр-измеритель АНИ-250В состоят из совершенно одинаковых и взаимозаменяемых электрических узлов во взрывонепроницаемом исполнении. Приборы отличаются друг от друга лишь оптическими и общими принципиальными электрическими схемами.
Глава 8
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЬНОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ В ИСПОЛНЕНИИ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРОТИВ ВЗРЫВА
Конструирование аппаратуры в исполнении повышенной надежности против взрыва практически ничем не отличается от конструирования аналогичной аппаратуры в нормальном (невзрывозащищенном) исполнении, за исключением того, что к ней предъявляются повышенные требования в отношении электроизоляционных материалов, присоединительных контактных зажимов, катушек и других элементов, могущих явиться при недоброкачественном их выполнении объектом аварии и источником воспламенения взрывоопасной смеси.
Для аппаратуры в исполнении повышенной надежности против взрыва рекомендуется применять электроизоляционные материалы только высокого качества из числа отнесенных по дугостойкости и теплостойкости к группе 01 согласно табл. 16. При этом расстояние утечки и электрические зазоры по величине принимаются не меньше значений, приведенных в табл. 6, даже для слаботочной аппаратуры.
Аппаратуру в исполнении повышенной надежности против взрыва рекомендуется заключать в водобрызгозащищенные или пыленепроницаемые оболочки, контактные соединения допускается выполнять резьбовыми с обязательным применением устройств от самоотвинчивания.
Катушки после намотки обязательно должны быть пропитаны теплостойкими пропиточными лаками и компаундами. При этом принимаются провода только с нагревостойкой и прочной изоляцией.
Требования, предъявляемые к КИА и АА в исполнении повышенной надежности против взрыва в отношении допустимых температур и другие, изложены в гл. 2.
