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正壓型防爆在石油鉆機電控系統中的應用

隨著經濟及工業科學技術的迅速發展,石油鉆采裝備水平的不斷提高,越來越多的自動化裝置被廣泛地應用于石油鉆采過程中。為了滿足鉆采工作防爆安全性的要求,應采取必要的防爆處理。然而傳統的隔爆型增安型結構已很難滿足要求,采取“正壓型”防爆結構的防爆產品,對內部所裝電器元件沒有任何附加要求,更適用于石油產業的特點。本文依據“正壓型”防爆原理的要求敘述其在石油鉆采設備中的應用。

01正壓型防爆原理

通過介質來隔離點燃源,采用壓力控制系統來保證正壓外殼內保護介質(增壓的潔凈干燥空氣或惰性氣體)的壓力高于周圍爆炸性氣體環境的壓力,通過阻止外部爆炸性氣體混合物進入殼體與點燃源接觸,從而達到防爆的目的。

目前較為普遍采用的是補償泄漏增壓、保壓的方法,即正壓補償型控制系統。也有采用正壓通風型方法的,但運行經濟性不是很好。

02正壓結構分析

1、正壓殼體

要求具有一定的氣密性,能夠滿足電器元件的安裝以及正常工作時元器件的操作。另外還要具有一定的抗沖擊能力,在腐蝕性氣體的環境中具備一定的抗腐蝕的能力。

2、氣路部分的合理化設計

(1)氣源系統

氣源產生的氣體必須是潔凈干燥的,它的來源一定是遠離危險區。

(2)殼體的受氣及布氣

為了保證殼體內電氣元器件能夠正常工作,通常要設定受氣壓力上限,這可以通過減壓閥來實現。

殼體內布氣時要考慮到使保護氣體能夠均勻吹掃至正壓殼體內各處,確保不留有死角。更重要的是在產品投入工作前換氣工作要徹底,進行吹掃、置換整個殼體內的氣體,不能留有易燃、易爆的危險性氣體。

(3)工作壓力檢測

當換氣過程結束后,正壓殼體內防爆電磁閥(排氣閥)得電,關閉排氣口并開始儲壓,此時防爆低壓差壓開關開始檢測殼體內壓力,當達到工作壓力后繼電器動作,輸出開關信號送至殼體內電氣元器件總電源,整個裝置投入運行。

(4)過載氣壓保護

應保證正壓殼體內電氣元器件在額定氣體壓力范圍內正常工作。當氣體壓力超過設計值時,高壓差壓繼電器使得進氣口防爆電磁閥關閉,此時正壓殼體處于保壓狀態中。當低于一定值時開啟進氣閥進行補氣,如此循環。

(5)報警系統

當裝置失壓到100Pa時,裝置內設置的報警裝置啟動,發出音訊報警,提醒現場工作人員采取相應措施。當繼續失壓至60Pa以下時,系統斷電停止工作,以確保生產安全。

03正壓系統在石油鉆井電控系統的應用

由于石油鉆采環境屬于II類爆炸性氣體混合物危險場所,環境多處于污染、振動、溫度變化大等惡劣條件下。所以要求處于該危險區內的電控系統必須采取防爆措施,以保證生產過程的安全。由于安裝在鉆井平臺上的電控產品受到安裝、使用、維護等條件的限制和鉆機系統中用于氣控傳動的大容量氣源的便利條件,所以處于該危險區的電控系統多采用隔爆或正壓充氣防爆的結構。

目前采用這種正壓防爆結構的電控產品已在陸地、海洋鉆井電控系統中得到了的應用,隨著 DCS系統的廣泛應用以及新材料和新加工工藝的不斷出現,防爆結構的設計會向著小型化、集成化、智能化的方向發展,電氣防爆控制將會更加完善,自動化程度也會更高。

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