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| 防爆型磁翻柱液位計 |
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防爆型磁翻柱液位計是工業領域中用于易燃、易爆環境的核心液位測量設備,其設計融合了磁耦合技術與防爆安全標準,確保在危險環境中實現可靠的液位監測。以下從技術原理、防爆特性、應用場景、選型要點及維護建議等方面展開詳細說明:
一、技術原理與結構設計
1.?工作原理
- 磁耦合驅動:液位變化時,浮子內的磁鋼通過磁力作用驅動翻柱翻轉,紅色指示液位高度,白色區域表示無液部分。例如,當浮子隨液位上升時,翻柱由白色轉為紅色,直觀顯示液位1。
- 遠傳功能:部分型號集成變送器(如 4-20mA 輸出),通過磁阻效應或霍爾元件將液位信號轉換為電信號,實現遠程監控1。
2.?防爆結構設計
- 隔爆型(Ex d):采用高強度金屬外殼(如 304 不銹鋼),通過精確控制外殼間隙(如螺紋嚙合長度≥8mm)阻止內部爆炸火焰傳播至外部6。例如,TW-UHZ 系列液位計的外殼承壓能力可達 6.3MPa,滿足 1 區、2 區防爆要求1。
- 本安型(Ex ia/ib):限制電路能量(如電壓≤24V、電流≤30mA),確保火花能量低于氣體最小點燃能量。例如,Ex ia 型可用于 0 區,允許雙重故障仍保持安全6。
- 復合防爆:結合隔爆與本安技術,如部分型號采用隔爆外殼 + 本安電路,適用于高風險區域7。
二、防爆特性與認證標準
1.?防爆等級劃分
- 氣體環境:
- 0 區:僅允許本安型(Ex ia),如化工廠反應釜內持續存在爆炸性氣體6。
- 1 區:可選隔爆型(Ex d)或本安型(Ex ib),如石油儲罐區6。
- 2 區:增安型(Ex e)或無火花型(Ex n),如加油站地下儲油罐6。
- 粉塵環境:
- 20 區:塵密外殼(Ex tD A21),如面粉加工廠7。
- 21 區 / 22 區:防塵外殼(Ex tD A22),如木材加工車間7。
2.?國際認證
- ATEX(歐盟):認證覆蓋氣體(II 1G/2G)和粉塵(II 1D/2D)環境,如 TW-UHZ 系列通過 ATEX 94/9/EC 認證13。
- IECEx(國際):全球互認體系,如計為自動化磁翻板液位計通過 IECEx 認證,適用于 53 個國家1418。
- SIL 認證:部分高端型號通過 SIL2/SIL3 認證,適用于安全儀表系統(SIS),如計為 Flap-11 系列18。
三、典型應用場景
1.?石油化工
- 儲罐液位監測:如汽油、柴油儲罐,防爆等級需滿足 Ex d IIC T6(氫氣環境)8。
- 反應釜控制:高溫高壓環境下,采用耐腐蝕性材質(如 316L 不銹鋼)和伴熱結構(如電伴熱帶)17。
2.?制藥與食品
- 無菌罐區:采用衛生型設計(如拋光不銹鋼),符合 FDA 標準,防爆等級 Ex d IIB T411。
3.?新能源領域
- 鋰電池電解液儲罐:需抗氫氟酸腐蝕,選用內襯 PTFE 的液位計,防爆等級 Ex ia IIC T51。
4.?礦山與粉塵環境
- 煤粉倉:采用粉塵防爆型(Ex tD A21 IP66),防止煤粉堆積引發爆炸7。
四、選型要點與配置建議
1.?核心參數
- 介質特性:
- 密度:需≥0.45g/cm3(常規型),密度差≥0.15g/cm3(界位測量)10。
- 粘度:≤0.4Pa?s,高粘度介質需選擇夾套伴熱型(如導熱油循環)1。
- 溫度與壓力:
- 溫度范圍:-200℃~600℃(特殊材質如鈦合金)1。
- 壓力等級:0~42MPa(高壓型),如 LNG 儲罐需耐 - 162℃低溫17。
2.?防爆配置
- 危險區域匹配:
- 0 區:Ex ia IIC T6 + 本安電纜(如 A2000 系列)6。
- 粉塵環境:Ex tD IIIB T130℃ + 塵密外殼(如 TW-UHZ-800)7。
- 輸出信號:
- 模擬量:4-20mA(兩線制),支持 HART 協議。
- 數字量:RS485 Modbus,可接入 DCS 系統1。
3.?特殊功能
- 智能監測:如 NB-IoT 液位計,支持遠程報警和數據分析23。
- 安全聯鎖:配液位開關(如舌簧觸點),實現高低液位自動切斷1。
五、安裝與維護指南
1.?安裝規范
- 垂直安裝:傾斜度≤5°,確保浮子自由移動12。
- 接地要求:接地電阻≤4Ω,采用防爆撓性管連接12。
- 伴熱系統:電伴熱帶功率≤30W/m,避免過熱引發危險17。
2.?維護要點
- 定期檢查:
- 密封性:每年更換 O 型密封圈,防止介質泄漏1。
- 浮子卡阻:清理主導管內雜質,避免磁性吸附1。
- 故障排查:
- 翻板不翻轉:檢查浮子磁性是否衰減,或翻柱是否卡住。
- 信號異常:校準變送器零點,檢查電纜屏蔽層是否破損12。
六、成本與選型案例
1.?成本對比
| 防爆類型 |
典型價格區間(人民幣) |
適用場景 |
| 隔爆型 |
8,000~20,000 |
1 區、2 區,大功率設備 |
| 本安型 |
10,000~25,000 |
0 區、1 區,低功耗儀表 |
| 粉塵防爆型 |
12,000~30,000 |
20 區、21 區 |
2.?選型案例
- 案例 1:某化工廠反應釜(介質:甲苯,溫度 150℃,壓力 1.6MPa),選擇 Ex d IIC T4 隔爆型,材質 316L 不銹鋼,帶 4-20mA 輸出1。
- 案例 2:LNG 儲罐(介質:液化天然氣,溫度 - 162℃),選擇 Ex ia IIC T6 本安型,配真空夾套保溫17。
七、行業標準與認證流程
1.?國內標準
- GB 3836.1-2021:爆炸性環境用電氣設備通用要求。
- GB 50058-2014:爆炸危險環境電力裝置設計規范。
2.?認證流程
- 型式試驗:第三方機構(如南陽防爆所)進行防爆性能測試。
- 工廠審核:審查生產工藝和質量管理體系。
- 證書獲取:取得 Ex 認證后,加貼防爆標志(如 Ex d IIC T6 Gb)15。
八、技術發展趨勢
- 智能化:集成 AI 算法,實現故障預測與自診斷(如計為 Flap-11 的 SIL3 認證型號)18。
- 無線化:NB-IoT、LoRa 等無線傳輸技術,減少布線成本23。
- 材料創新:采用鈦合金、陶瓷等新材料,提升耐腐蝕性和耐高溫性能17。
總結
防爆型磁翻柱液位計通過磁耦合與防爆技術的結合,在易燃易爆環境中實現了安全、可靠的液位測量。選型時需綜合考慮介質特性、防爆等級、安裝條件及成本,優先選擇具備 Ex 認證和 SIL 認證的產品。未來,智能化與無線化將成為行業發展的重要方向,進一步提升設備的安全性與運維效率。
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