摘要：

    離心機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多領(lǐng)域如化工、制藥等行業(yè)中應(yīng)用極廣，這些行業(yè)大多對(duì)離心機(jī)具有防爆等保護(hù)措施要求。介紹離心機(jī)在這些工業(yè)應(yīng)用中，一種有效的保障安全生產(chǎn)的結(jié)合應(yīng)用數(shù)字測(cè)氧儀的氮?dú)獗Ｗo(hù)防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)。


　
   　中圖分類(lèi)號(hào)：TQ051.8+5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1005-8265（2009）01-0031-031

1.前言

　　離心機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多領(lǐng)域如化工、制藥等行業(yè)中應(yīng)用極廣，其仍是當(dāng)前化工中間體、醫(yī)藥原料藥等生產(chǎn)工藝中固液分離的主要設(shè)備。由于這些行業(yè)離心機(jī)所應(yīng)用的場(chǎng)合、工藝、介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的不同，對(duì)離心機(jī)也有不同的要求，比如，材質(zhì)要求、結(jié)構(gòu)要求、防腐要求、防爆要求等。

　　本文主要介紹離心機(jī)在化工、制藥工業(yè)應(yīng)用中一種有效的保障安全生產(chǎn)的結(jié)合應(yīng)用數(shù)字測(cè)氧儀的氮?dú)獗Ｗo(hù)防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.防爆要求

　　我們知道，產(chǎn)生爆炸的三個(gè)要素為溫度、火源、氧氣，防止產(chǎn)生化學(xué)性爆炸的三個(gè)基本條件的同時(shí)存在，是預(yù)防可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸的基本理論。換句話說(shuō)，防止可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸全部技術(shù)措施的實(shí)質(zhì)，就是制止化學(xué)性爆炸三個(gè)基本條件的同時(shí)存在。其中：(1)溫度，對(duì)于具體的某一介質(zhì)，無(wú)論是液相還是氣相，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮離心機(jī)工作溫度，這主要取決于工藝條件，在此不作詳析；(2)火源，在離心機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)件應(yīng)用足夠的安全空間，以消除可能產(chǎn)生的機(jī)械摩擦和撞擊，同時(shí)，機(jī)器必須有消除靜電的措施。對(duì)于制動(dòng)裝置，不得采用機(jī)械摩擦式制動(dòng)裝置，一般均采用電器能耗制動(dòng)的形式（非接觸式制動(dòng)，缺點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)間要比接觸式要長(zhǎng)一點(diǎn)，尤其是在滿載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的情況下更是如此）。另外，對(duì)于傳動(dòng)帶，則選用防靜電帶，以消除或減少靜電產(chǎn)生的可能；(3)氧氣，一般采用惰性氣體保護(hù)，通過(guò)向離心機(jī)內(nèi)部充入氮?dú)庵脫Q里面的空氣，從而使氧氣濃度維持在安全范圍之內(nèi)。

3.防爆措施

　　目前普遍采用的離心機(jī)的氮?dú)獗Ｗo(hù)，實(shí)際上只是在機(jī)殼上設(shè)置了一個(gè)氮?dú)膺M(jìn)氣管，一個(gè)氮?dú)獬鰵夤埽x心機(jī)在工作時(shí)，對(duì)內(nèi)腔中充入氮?dú)狻Ｖ劣诘獨(dú)鉂舛饶芊襁_(dá)到安全范圍則沒(méi)有定量的控制，因此，其氮?dú)獗Ｗo(hù)的可靠性很差。一種改進(jìn)的氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)置在線氧氣檢測(cè)裝置和壓力變送傳感器，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的離心機(jī)內(nèi)腔的氧氣濃度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)行定量的控制，控制其氧氣含量在安全范圍以內(nèi)（也即保證機(jī)內(nèi)的氧氣濃度在易燃易爆介質(zhì)的爆炸極限之外）。

4.氮?dú)獗Ｗo(hù)防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　4.1氮?dú)鈿庠匆?

　　（1）氮?dú)獾募兌纫筮_(dá)到防爆要求（純度達(dá)到≥99%）；
　　（2）氮?dú)鈮毫_(dá)到進(jìn)行壓力過(guò)濾所要求的壓力（如果離心機(jī)需要進(jìn)行壓力過(guò)濾）；
　　（3）氮?dú)忭毥?jīng)除濕、除塵處理；要求氮?dú)鉄o(wú)水分、無(wú)雜質(zhì)粉塵。如含濕量高，將影響離心機(jī)軸承座內(nèi)、軸承及電器元件的腐蝕；如含有雜質(zhì)粉塵將影響傳動(dòng)效果及電器元件的壽命，并且影響離心機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)品的雜質(zhì)含量。含濕量要求：氮?dú)饴饵c(diǎn)達(dá)到-20℃；氮?dú)怆s質(zhì)要求：氮?dú)庑枰?jīng)過(guò)1微米過(guò)濾器精度；  
　　（4）氮?dú)鉁囟龋撼兀ㄌ厥馇闆r需要加熱或冷卻）；
　　（5）氮?dú)庵校翰缓杏蜌猓绾杏蜌鈱⒂绊戨娖髟９ぷ鳎?
　　（6）氮?dú)庵胁缓蠬2S、SO2等有害氣體，否則測(cè)氧儀傳感器中毒，影響氧含量檢測(cè)。

　　4.2氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　氮?dú)鈩?dòng)力氣源達(dá)到上述要求，根據(jù)氮?dú)馀c氧氣密度差別，每一處的氮?dú)馊肟诙荚O(shè)在頂部，而出氣口設(shè)在底部，這樣能夠達(dá)到密閉腔體內(nèi)的空氣完全置換，達(dá)到防爆要求。由于用戶工作現(xiàn)場(chǎng)需要防爆要求，因此離心機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)控制柜的使用必須達(dá)到防爆要求。為此，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作防爆要求設(shè)計(jì)如下氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。氮?dú)獗Ｗo(hù)基本流程是：氮?dú)馐紫冉?jīng)過(guò)氮?dú)膺^(guò)濾器、減壓閥，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制柜，將控制柜內(nèi)空氣置換出控制柜體然后進(jìn)入離心機(jī)內(nèi)各個(gè)腔體，將離心機(jī)各個(gè)腔體內(nèi)空氣置換出，通過(guò)氧含量測(cè)定儀檢測(cè)氧氣濃度。如氧氣濃度滿足防爆要求的濃度，可以啟動(dòng)離心機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。流程圖詳見(jiàn)圖1。

　　4.3氮?dú)庀到y(tǒng)主要儀器儀表及設(shè)備

　　（1）氮?dú)膺^(guò)濾器G101、G115：用于濾除氣體中水分及油氣；可濾除小至1微米的固態(tài)顆粒（1.0ppmw/w最大殘留油分含量），內(nèi)部自動(dòng)排液裝置，并有液面指示器。
　　（2）氧氣濃度測(cè)定儀：采用數(shù)字測(cè)氧儀（安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)達(dá)到防爆要求）。技術(shù)參數(shù)：工作環(huán)境溫度：2℃~40℃工作環(huán)境濕度：＜85%RH響應(yīng)時(shí)間：＜30秒氧傳感器壽命：一年以上電源：AC220V氧含量測(cè)定精度：可以達(dá)到0.001%或ppm級(jí)；具有二次輸出報(bào)警功能，當(dāng)達(dá)到氧含量設(shè)定值時(shí)，報(bào)警并輸出信號(hào)控制設(shè)備運(yùn)行。
　　（3）氮?dú)鈮毫刂疲翰捎脡毫ψ兯推鳎ǚ辣停┘帮@示儀表PIC105。精度等級(jí)：0.5級(jí)測(cè)量范圍：0～3kPa（表壓）輸出信號(hào)：4～20mA電源：AC220V工作環(huán)境溫度：-20℃～+120℃相對(duì)濕度：0～100%具有二次輸出功能，達(dá)到壓力上、下限設(shè)定值時(shí)，報(bào)警并輸出信號(hào)控制設(shè)備運(yùn)行。
　　（4）水吸收裝置G113：吸收壓縮空氣及氮?dú)饨?jīng)過(guò)離心機(jī)所帶出的有害氣體及雜質(zhì)微塵，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)電器元件及氧含量測(cè)定儀，本裝置具有特殊設(shè)計(jì)的除塵、脫水結(jié)構(gòu)，并有液位示鏡顯示。

　　4.4具體操作步驟

　　確保氮?dú)鈿庠催_(dá)到規(guī)定的要求，氮?dú)庀到y(tǒng)所有閥門(mén)都處于關(guān)閉狀態(tài)。
　　（1）首先對(duì)水吸收裝置G113進(jìn)行加水，打開(kāi)V114，由液位示鏡觀察水位并通過(guò)V114、V112控制水位高度，水位高度確保氮?dú)庠趬毫Φ拖迺r(shí)能夠通過(guò)水吸收裝置進(jìn)入氧含量測(cè)定儀；水位確定完畢后，關(guān)閉V112、V114。
　　（2）對(duì)氧含量測(cè)定儀進(jìn)行標(biāo)定，打開(kāi)V116，微啟V110，壓縮空氣首先經(jīng)過(guò)水吸收裝置G113，除去壓縮空氣中有毒、有害氣體及雜質(zhì)顆粒，通過(guò)氮?dú)膺^(guò)濾器G115進(jìn)一步除去壓縮空氣中水分、油氣及雜質(zhì)顆粒，然后凈化的壓縮空氣通入氧含量測(cè)定以內(nèi)并放空，進(jìn)行氧含量測(cè)定儀標(biāo)定；標(biāo)定完畢后，關(guān)閉V110。
　　（3）打開(kāi)V100，氮?dú)馔ㄟ^(guò)氮?dú)膺^(guò)濾器G101到減壓閥V103；調(diào)整減壓閥V103的壓力，使輸出壓力達(dá)到所要求的壓力；調(diào)整完畢，減壓閥不要隨意調(diào)整。
　　（4）打開(kāi)V104，微啟V106、V107，氮?dú)馔ㄟ^(guò)控制柜及壓力變送器進(jìn)入主軸承箱體將空氣通過(guò)V107頂出放空；調(diào)節(jié)V106、V107的開(kāi)啟度，使主軸承箱體內(nèi)有氮?dú)猓_保空氣不得進(jìn)入；但通氣量要求控制很小，以免影響軸承潤(rùn)滑。這樣，既達(dá)到防爆要求，又節(jié)約氮?dú)獾挠昧俊?
　　（5）打開(kāi)V111、V108、V109，氮?dú)鈱㈦x心機(jī)卸料腔體及濾液腔體內(nèi)空氣通過(guò)V111放空，幾分鐘后，氮?dú)庵脫Q離心機(jī)內(nèi)空氣將近完畢，關(guān)閉V111。
　　（6）關(guān)閉V111后，氮?dú)馔ㄟ^(guò)控制柜、離心機(jī)、V108、V109、水吸收裝置G113、氮?dú)膺^(guò)濾器G115、氧含量測(cè)定儀、V116放空。氧氣濃度通過(guò)氧含量測(cè)定儀檢測(cè)出，并以數(shù)字顯示在面板上，氧氣濃度是實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的。氧氣濃度的控制通過(guò)氧含量測(cè)定儀設(shè)定并輸出報(bào)警及控制。例如：設(shè)定氧氣濃度上限為4%，當(dāng)系統(tǒng)氧氣濃度達(dá)到4%時(shí)，氧含量測(cè)定儀發(fā)出報(bào)警并輸出控制信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)控制。
　　（7）調(diào)節(jié)V116開(kāi)啟度達(dá)到最小，確保氧含量測(cè)定儀能夠檢測(cè)氧氣的濃度。調(diào)整V104開(kāi)啟度的大小，使系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)鈮毫Ρ３衷趬毫Φ纳舷孪拗g。氮?dú)鈮毫z測(cè)，由壓力傳感器PIC105控制及顯示，壓力傳感器上、下限根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，例如：上限為180mmH2O；下限為50mmH2O。上、下限有輸出功能進(jìn)行報(bào)警及控制，壓力并有隨機(jī)在線顯示功能。
　　（8）當(dāng)系統(tǒng)氧氣濃度滿足所要求的濃度（由氧含量測(cè)定儀檢測(cè)并顯示）后，可以準(zhǔn)備啟動(dòng)離心機(jī)。

5.結(jié)論

　　化工、制藥工業(yè)生產(chǎn)中很多場(chǎng)合都有防爆要求，因其介質(zhì)有甲醇、乙醇、甲苯、丙酮、環(huán)己烷等有機(jī)溶劑，離心機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性成為選型的首要要求；在線氧氣檢測(cè)技術(shù)與壓差自動(dòng)變送器的應(yīng)用，使系統(tǒng)更安全、產(chǎn)品質(zhì)量更有保證。智能化自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，使傳統(tǒng)離心分離設(shè)備安全性及自動(dòng)化程度得到了巨大的提升；建議用戶在訂貨時(shí)，根據(jù)自身的介質(zhì)及工藝條件提出準(zhǔn)確的防爆要求，從而對(duì)離心機(jī)的配置提出更明確的要求，比如：配置防爆電機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)防爆按鈕、防靜電皮帶、變頻器控制、防爆電磁閥、防爆接近開(kāi)關(guān)、防爆隔離柵、靜電接地、能耗制動(dòng)、氮?dú)獗Ｗo(hù)、氧氣含量在線檢測(cè)等。當(dāng)然，并不是所有的有防爆要求的場(chǎng)合都要配置，應(yīng)按實(shí)際工藝、環(huán)境等適當(dāng)?shù)呐渲谩Ｔ诒ㄎｋU(xiǎn)區(qū)域環(huán)境內(nèi)，要保證安全生產(chǎn)，離心機(jī)防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)除本文所述外，還有許多方面要考慮，如電氣線路的設(shè)計(jì)安裝、接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝等，這方面國(guó)家規(guī)范和有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和詳細(xì)的介紹。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]余國(guó)琮．化工機(jī)械工程手冊(cè)(中卷)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.
　　[2]蔡鳳英，等《.化工安全工程》[M]，北京：科學(xué)出版社，2001.
　　[3]楊啟明，等《.石油化工設(shè)備安全管理》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[4]GB3836.爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備[s].國(guó)家安全規(guī)程標(biāo)準(zhǔn).