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环境场所等级划分与仪表设备的耐环境性

2023/6/6 2:40:16 分类:调试维修 
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工业现场的环境场所等级通常按照气候条件、动力因素、机械影响、腐蚀和侵蚀影响来分级。昌晖仪表在本文对环境场所等级分级做详细介绍。

1、按气候条件确定的环境场所等级

①场所等级划分
表1  按气候条件确定的环境场所等级划分

按气候条件确定的环境场所等级划分

②各场所等级的气候条件极限值

GB/T17214.1(等同等同IEC 60654-1)中规定的各场所等级的气候条件参数和严酷度见下表2。

表2  各场所等级的气候条件参数和严醋度

各场所等级的气候条件参数和严醋度


注1:表中极限值是按IEC60721-3-3和IEC60721-3-4定义并予以规定的。

注1:IEC60721中规定的环境条件分级标志方法为:第一位数字表示应用类别:1-贮存;2-运输;3-有气候防护场所固定使用;4-无气候防护场所固定使用;5-地面车辆使用;6-船用;7-携带和非固定使用。第二位用一个字母表示条件类别:K-气候条件;B-生物条件;C-化学活性物质;S-机械活性物质;M-机械条件。第三位数字表示严酷程度等级,通常数字越大条件越严酷。例如:2K3级,代号中,2-运输;K-气候条件;3-严酷等级。

ISA-S71.01中规定的各场所等级的气候条件参数值和严酷度见下表。


表3 各场所等级的气候条件参数和严酷度

各场所等级的气候条件参数和严酷度

注a:此表格适用于大气压在86kPa和108kPa之间工况。

注b:N.A.=不适用。
注c:T.B.S.=需指定。
注d:操作温度/湿度应在温度/湿度范围内选择。
注e:操作温度/湿度控制点允许偏差。
注f:最大的变化率(控制偏差内)。

在确定气候条件属于哪个级别时,应考虑覆盖该级别的全部变化范围,以ISA标准的温度为例:
当环境温度条件为20~30℃时,应定为B1级(15~30℃)。如果是10~30℃,由于一部分偏离B1级 (15~30℃),则应定为B2 级(5~40℃ )。如果是15~45℃的环境,由于一部分超过B3级,应定为B4级(5~50℃)。

以ISA标准为例,对同一设备,制造商或用户应根据设备在不同的应用类别中,分别规定设备所需要的气候条件等级和严酷度,详见表4或表5。


表4 设备所需要的气候条件等级和严酷度示例

设备所需要的气候条件等级和严酷度示例

表5 设备所需要的气候条件等级和严酷度示例按动力因素确定的场所等级

设备所需要的气候条件等级和严酷度示例按动力因素确定的场所等级

2、按动力因素确定的环境场所等级
交流电源分级及其极限值

交流电源分级及其极限值见表6。

表6 交流电源分级及其极限值表

交流电源分级及其极限值表

注: 与电源有关的工作条件的分级仅限于稳态条件,暂未能对与瞬时电源扰动(持续时间为0.2s或以下的扰动)有关
的工作条件进行分级。

按ISA标准,制造商或用户应规定设备运行所需要的用电条件参数等级,见表7。


表7 设备运行所需要的用电条件参数等级示例

设备运行所需要的用电条件参数等级示例

②直流电源分级及其极限值

直流电源分级及其极限值见表8。

表8 直流电源分级及其极限值表

直流电源分级及其极限值表

③气源等级及其要求

GB/T17214.2(等同IEC60654-2)中规定的气源压力等级及质量要求见表9。

表9 气源压力等级及质量要求

气源压力等级及质量要求

ISA-S71.02中规定的气源分级见表10。

ISA-S71.02中规定的气源分级

注: 对气源质量的要求满足ISA-S7.3和ISA-S71.04 中的有关规定。


4、按机械影响确定的场所等级

①振动的分级其限值
划分工业测量和控制装置的振动环境类别主要取决于装置的种类或性质,如质量、大小、机械部件、电子元器件、接线、特定的功能灵敏度等。例如,集成电路内部连接的小质量的接头不会受频率为1Hz的大振幅的影响,而高频率的加速度等级的振动则将使这些连接损坏。换言之,质量越大越容易被较低频率的振动所损坏,事实上它们不能跟随高频振动。因振动影响分级困难,一般确定某个适宜的频率,小于这个频率,用恒定振幅,大于这个频率用恒定加速度来描述振动的影响。为表示一个恒定的振动严酷等级,IEC还增加了采用恒定速度线来代表振动严酷度等级的方法。IEC未对地震的影响正式分级,而作为附录列入标准中,对里氏和麦氏震级做了比较和说明。

IEC 60654-3中规定的振动等级及极限值见表11。

IEC 60654-3中规定的振动等级及极限值

ANSI/ISA-S71.03中规定的振动等级及极限值见表12。


表12 振动等级及极限值表

振动等级及极限值表

Note: 1. Constant acceleration measured in meters m/sec2. Divide by 9.81 to get acceleration in g ' s ( based on value of gat sealevel: g=9.81m/s2)

2. Peak displacem ent measured in millimeters(mm) .
3.Use peak displacement (s) below8Hz to 9Hz.Use constant acceleration (a) above 8Hzto 9Hz.
4. TBS=To Be Specified.

②冲击的等级其限值

a、IEC 60654-3中规定的冲击等级及优选值见表13 。
表13 冲击等级及优选值表

冲击等级及优选值表

b、ISA-S71.03中规定的冲击等级及其极限值见表14。

ISA-S71.03中规定的冲击等级及其极限值

①TBS=需指定。②不超过列出的值。


5、按腐蚀和侵蚀影响确定的环境场所等级

工业过程测量和控制设备被广泛应用于世界各地,因此会受到热带、温带和寒带气候区域、生物以及沙漠、丛林、山区和海洋等特有环境条件的影响。除了这些基本环境影响外,还可能会受到工业生产过程中产生的气体、蒸气和液体污染物产生的腐蚀影响,以及固体污染物产生的有害侵蚀、腐蚀影响。用户或制造商应规定设备运行所需要的环境类别和程度等级。ISA标准中对同一设备,也可以规定几组污染物的类别和程度等级,如表15所示。

表15 大气污染物等级非固体污染物等级

大气污染物等级非固体污染物等级

①非固体污染物等级

a、GB/T17214.4 (等同IEC 60654-4)中规定的气体和蒸气污染物等级,见表16、表17。

表16 化学活性污染物的等级  cm³/m³

化学活性污染物的等级

注:溶剂蒸气能凝结成具有腐蚀性的胶泥,尤其会腐蚀仪表的电气部件。


表17 气溶胶污染物的等级

气溶胶污染物的等级

注1:IEC未对液体污染物划分等级,应由用户向设备生产厂提出具体要求。

注2:非固体化学活性物质,根据其浓度的平均值和峰值划分等级。

b、ISA-S71.03中规定的液体化学品污染物分类,见表18。

ISA-S71.03中规定的液体化学品污染物分类

注:*例如:三氯乙烯(CHCICCl2 );T、B、S-需指定。


c、ISA-S71.03中规定的气体污染物分类。

评价腐蚀性气体污染物的环境特性有两种办法,一是直接测量采集到的大气污染物,二是采用“反应监测法”,即对环境的腐蚀性进行定量测量。由于工业生产环境是一个复杂的污染物混合作用、相互影响的环境,这种相互作用有可能极大地加速(或延缓)单个气体污染物的腐蚀作用。ISA-S71.04中采用以腐蚀铜和银的速度来划分环境的等级,这种方法对分析环境的腐蚀特性十分有用,因为铜膜和银膜的形成与环境的腐蚀性有对应关系。ISA-S71.03 附件C对铜和银样品的选择及测试实验的方法及要求有详细的规定。根据对铜和银在环境中暴露一个月的情况的测量值分析,确定污染物环境的等级划分,以铜和银两者中腐蚀程度较高的一方作为确定环境严酷程度的依据。用反应监测法确定的环境等级及其限值,见表19。

表19 环境等级分类

环境等级分类

在ISA-S71.03附录B中还给出了用气体污染物浓度(平均值)等级进行环境划分的方法,作为参考。当相对湿度小于50%时,可近似于上述的铜和银反应程度等级划分。但对于特定气体污染物,当相对湿度大于50%时,每增加10%相对湿度(或相对湿度变化率每
小时大于6%),严酷等级(尤其是铜的反应速度)应认为增加一个等级,见表20。

表20 污染物浓度与严重程度的对照表

污染物浓度与严重程度的对照表

注1:单位为ppbv, 平均值。

注2:A组污染物经常同时起作用,反应程度为污染物的复合结果。
注3:B组污染物的复合作用效果未知。

ISA-S71.03附录B中还对自然环境及工业环境中常见的气体污染物做了描述,见表21


表21 自然环境及工业环境中常见的气体污染物



②固体污染物等级

工业环境中普遍存在的固体污染物,如沙、铁矿砂、水泥灰、炭尘、纺织纤维、粉末、石棉等会引起设备的故障,这些故障的形式有机械的、化学的、电子的、热力或磁性的。 IEC未对涉及固体物质的环境做有效的等级划分,只对 一种环境或区域进行了描述。

调查表使用方法实例如下:


一个位于纸浆厂锅炉房内的生产过程,锅炉房内装有一台烧煤的旋风炉、一台黑液回收锅炉和一台烧树皮和燃油的复式锅炉。


大气中含有炭尘、木纤维和钙微粒。这 些微粒的相对湿度往往很高,偶尔也 混有活性氯化物、硫化氢和二氧化硫。粒径为30μm~1mm;粉粒浓度为2mg/kg干空气,速度大于
1m/s;木纤维是绝热体,炭尘是导电体。

采用调查表的方法对环境进行描述,从而提醒厂商对安装在这种场合的装置采取特殊的防范措施。


ISA根据固体颗粒尺寸分类,按其浓度对环境进行分级,从SA到SD,见表22。


表22 悬浮物类别及等级  μg/m³

悬浮物类别及等级

③生物影响

动植物是环境的重要组成部分,工业过程测量和控制设备应能在这种环境中正常运行,但动植物对工业过程测量和控制设备的影响很难划分等级或表示其特征,只能列举若干实例来说明动植物可能造成的危害或者干扰的种类。

例如在热带气候条件下的植物区内霉菌最具有侵蚀性,在这种丛林覆盖的热带岛屿上,一块优质的光学玻璃不出几个星期就会严重受损,因此必须对具有光学界面的分析装置加以保护。菌丝体的吸湿性也会侵蚀电子装置。当然,其他气候也会有类似问题。


昆虫用筑巢的黏土样胶泥堵塞压缩机吸气口,会造成气动仪表意外停机。


保温或绝缘材料会因为蟑螂或啮齿类动物或其他动物的啃蚀、移动遭到破坏。


真菌、霉菌、动物的尸体沉积也会引起机械或电子设备的损坏。


由于动植物的各种情况相当特殊难以归纳,因此宜由用户根据其所处的环境区域明确提出特定要求。


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