Ethernet-APL控制系统防爆安全技术综述

基于高级物理层(APL)的以太网具有快速、安全、兼容和互操作性等特点,开创性地迎合了工业4.0时代新需求。支持Ethernet-APL控制系统信息层、控制层和设备层的以太网“一网贯通”,实现了工业过程自动化的信息技术(IT)与操作技术(OT)无缝融合,可将底层设备数据直接传送到较高层级的分布式控制系统(DCS)或云端。Ethernet-APL技术有望成为未来工业自动化的优秀技术,具有广阔的应用前景。通过介绍典型Ethernet-APL控制系统架构,提出了Ethernet-APL控制系统整体防爆安全设计原则和解决方案,并重点阐释了现场设备层两线制本质安全以太网(2-WISE)概念的技术要求与应用规则,旨在促进Ethernet-APL控制系统在石油化工等爆炸性危险场所的推广应用。

基于防爆技术标准对GB 50058-2014修编内容解读

基于国家防爆技术标准对GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》修编及新增内容予以解读,同时简要介绍国家防爆技术标准系统。

矿井无线电波防爆安全发射功率研究

5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此,需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值,限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。欧洲标准CLC/TR 50427:2004《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》规定了爆炸性气体环境中无线电波防爆安全接收点火功率阈值,但缺少无线电波防爆安全发射功率阈值的内容。国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》虽然有无线电波防爆安全发射功率阈值的相关规定,但错误地将欧洲标准CLC/TR 50427:2004中的无线电波防爆安全接收点火功率阈值修改为无线电波防爆安全发射功率阈值,大大降低了爆炸性环境中无线电设备所能允许的最大发射功率。由于煤矿井下没有能作为接收天线的起重机这类细长结构物体,且现有矿井无线通信及定位系统工作频率均远大于30 MHz,所以,无线电波防爆安全接收点火功率阈值应为8 W,而不是国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电波防爆安全发射功率阈值6 W。在发射天线发射的无线电波能量全部被等效天线吸收的最不利于无线电防爆的传输和耦合情况下,无线电设备工作频率为等效天线谐振频率时,接收点火功率达到最大,为等效天线接收的总功率的一半,即发射功率的一半。在实际工程中,无线传输效率和耦合效率均不会为1,因此,无线电波防爆安全发射功率阈值应是无线电波防爆安全接收点火功率阈值2倍以上。煤矿井下无线电波防爆安全接收点火功率阈值为8 W,因此,煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W。

无线电波发射功率防爆要求与检测方法

现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的乘积。在无线电波防爆安全发射功率阈值一定的条件下,天线增益越大,无线电发射器的有效输出功率就越小,这将限制通过增大天线增益,提高无线传输距离。因此,有必要对国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017中规定的阈功率的正确性进行研究,提出合理的无线电波发射功率防爆要求与检测方法。提出了无线电波防爆安全发射功率与天线增益无关,国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电发射器的阈功率是错误的。提出了煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W,且与天线增益无关;国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定阈功率不得大于6 W,且与天线增益相关,是错误的。提出了无线电波防爆安全性能检测方法——检测无线电发射器输出功率,这既可保证通过检测的防爆无线电设备的防爆安全,又简化了检测方法,更提高了防爆无线电设备的无线电波发射功率,解除了对天线增益的限制,将大大提高煤矿井下防爆无线电设备的无线传输距离。

防爆柴油机排气颗粒物的微观结构研究

为研究废气水洗箱和含氧燃料对防爆柴油机排气颗粒物微观结构随工况变化的影响,利用扫描电子显微镜(Scananing Elecron Microscope,SEM)对0#柴油(D100)和丁醇/柴油混合燃料(BD20)的排气颗粒物的微观形貌、分形特征和粒径分布进行研究。其中,丁醇的质量分数为20%。结果显示:经过废气水洗箱后,颗粒物内吸附质含量增多,密集程度升高,在多数工况下,颗粒物支链减少,且BD20有利于减少颗粒物碳烟粒子含量;颗粒物的计盒维数分布在1.70~1.85,且经过废气水洗箱的颗粒物结构更紧密,计盒维数更大,D100的计盒维数大于BD20的计盒维数;颗粒物基础碳粒子粒径分布在10~90 nm,废气水洗箱对颗粒物有沉降作用,使颗粒物平均粒径减小,BD20的平均粒径小于D100平均粒径。

防爆工业车辆的防爆检测要求

广泛应用于爆炸危险场所的防爆工业车辆在工作过程中的潜在点燃源主要有电气漏电、高温热表面、机械火花、静电等。为提升防爆工业车辆在复杂工况下运行的安全性,本文从我国防爆工业车辆发展现状出发,结合防爆工业车辆存在的潜在点燃源,对防爆工业车辆的防爆安全技术及检测要求提出思考。

煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向

结合现阶段煤矿用5G研究成果和应用实践经验,从煤矿用5G专网组网架构、覆盖优化、智能化应用场景构建3个方面分析了煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向。煤矿用5G专网组网方面:煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2类模式可满足煤矿用5G系统建设部署需求。煤矿用5G无线覆盖增强方面:煤矿用5G无线传输性能需要持续研究和提升,现阶段宜采用低频段(1 GHz以下)多载波SUL(补充上行链路)进行煤矿用5G的覆盖优化;针对井下无线电波防爆安全功率阈值可能实现的突破和提高,需要通过同步提升煤矿用5G基站与终端两侧的无线发射功率,方可实现煤矿用5G系统整体覆盖能力优化;需要开展基于6G RIS(可重构智能超表面)的煤矿用5G覆盖增强技术预研,为无线覆盖能力提升提供进一步支撑。煤矿智能化5G应用场景构建方面:需要开展矿用装备与矿用通信领域的联合技术攻关;研究基于煤矿用5G的装备远程控制及未来装备自主群体协同控制的信息物理映射;研究智能化应用的预期功能安全机制;研发小型化、轻量化及全面适配现场设备工业控制协议的煤矿用5G模组。

基于量子级联激光器的一氧化碳浓度传感器设计

该文探讨了利用中红外量子级联激光器技术进行一氧化碳浓度检测的方法。该方法基于一氧化碳分子对特定红外波长的吸收特性,通过测量激光通过待测气体后的光强变化,实现对一氧化碳浓度的精确测量。由于煤矿设备本安防爆要求,传感器能耗有一定限制。该文中激光器采用脉冲电流驱动和温度控制动态调整,降低了整机功耗。同时传感器实时监测气体温度和压力,结合随机森林回归算法,对激光光谱的测量结果进行修正和补偿,由此显著提高了一氧化碳浓度测量的精度和稳定性。

双氧水储存和使用场所危险性分析

以某企业电池级无水磷酸铁项目为例,分析探讨双氧水储存和使用场所危险性,如火灾危险性、危险化学品重大危险源辨识、爆炸危险性及相应的安全防范措施,以供双氧水使用企业、安全评价中介机构、设计单位、政府安全监督管理部门的相关人员参考。

基于弹性构件的防爆安全轮胎设计与成型工艺的研究进展

分析现有防爆安全轮胎结构的优缺点,并从结构设计、材料选择和成型工艺方面介绍基于弹性构件的防爆安全轮胎设计与成型工艺的研究进展。现有防爆安全轮胎存在质量大、负载小、易颠簸、舒适度差、易塌陷变形、易断裂、易脱圈、成型工艺复杂等问题,而通过结构设计、材料选择与成型工艺相结合的系统优化方案解决了现有防爆安全轮胎存在的问题,设计出的针对不同应用场景下的基于弹性构件的防爆安全轮胎负载能力、舒适性和安全性提升,使用寿命延长。

实验室工艺气体系统安全设计分析

气体是实验室项目重要的公用工程之一,也是实验室安全的主要风险因素之一。在工程设计中,应从全局出发,关注气路系统设计和建筑防火安全设计之间的关联和协调,对各方面的设计策略进行综合研判。

一种防爆现场智能温度控制器的设计及制造

处于爆炸危险区的工业管道的温度测量和控制系统要具备相应的防爆功能。传统的温度测量和控制方法存在局限性,如成本高、响应速度慢、精度不高等。基于此,设计一种满足爆炸危险区需求的现场智能温度控制器,并阐述产品制作方法。

关于防爆型抢险救灾移动泵站的设计及改造

介绍了防爆型抢险救灾移动泵站的选型,并基于机械设计原理及标准,提出了一套设计思路。

煤矿用隔爆型电动机内置加热带的研究

随着科技的进步,煤矿用隔爆型电动机内部增加了加热带,为了保证隔爆型电动机的整体隔爆性能,根据爆炸性环境用GB/T 3836系列标准,针对加热带温度过高带来的危害进行了详细分析,制定出符合防爆要求的方案,确保了煤矿用隔爆型电动机的内置加热带的安全运行。

隔爆型仪表防爆安全性试验评估

研究了隔爆型仪表防爆安全性综合评估的试验方法,通过分析隔爆壳体、接线盒、引入装置等结构失效,力学性能失效、表面温度失效,材质失效可能引发的安全风险,构建防爆安全性评估指标体系,为仪器仪表及传感器的安全性验证提供参考。

防爆电器防护等级检测方法与技术研究

首先概述了防爆电器防护等级定义及划分,进一步详细阐述了防爆电器防护等级检测方法,最后,分析指出了传统检测技术与新型技术内涵及未来发展方向,为行业发展提供了理论与技术参考。

特大型矿井防爆无轨胶轮车运输安全管理工艺研究

特大型矿井防爆无轨胶轮车是一种专为矿井内部运输设计的重型车辆,具备无轨自行驱动的特点,广泛应用于矿物和人员运输。这种车辆因其操作环境的特殊性,如狭窄的空间、潮湿的条件及易燃易爆的环境,必须具备高级的防爆安全技术。文章详细探讨特大型矿井防爆无轨胶轮车的安全管理工艺,从风险识别与评估、技术安全控制、行为安全管理、应急预案制定等多个方面进行系统分析和设计,提出一套综合性的安全管理措施,以降低事故发生的风险,优化矿井运输系统的安全性能。

H_2,CO双元体系支链爆炸的特性与防爆安全指标

对H2,CO双元爆炸性混合气体的爆炸特性进行了系统的研究。探索了浓度爆炸极限、爆炸形态与波形及其影响因素。根据爆炸形态与波形的不同,提出了对H2,CO双元体系的爆炸形态科学区划的新理念;在爆炸极限内,可以进一步区划为冷焰、爆燃、爆轰与爆燃向爆轰转化四种爆炸形态,以及下冷焰区、上、下限爆燃区、爆轰区和爆燃向爆轰转化区五个爆炸区域,有利于进一步研究相关的多元支链爆炸体系。引进了‘关键组分’的概念,指出引发爆炸的物质是关键组分H2和氧化剂O2,探讨了制订防爆安全指标的依据与方法,实验测得了爆炸危险度、火焰蔓延极限、最小点火能等特性参数,有利于预防混合气体支链爆炸事故,指导防爆电气设备与阻火器的设计,指导支链燃烧与支链爆炸的实践。

储存过程中阻隔防爆材料对油品性能影响研究

阐述了油箱油罐等填充用阻隔防爆材料的基本概念、产品分类和作用意义,回顾了国内外金属类和非金属类阻隔抑爆材料的发展状况。主要对国内市售的典型金属类(铝合金为主)和非金属类(聚氨酯为主)阻隔防爆材料在油品长期储存和使用过程中对油品的使用性能、储存性能、污染情况和变质趋势等进行考察,提出阻隔防爆材料在油品中长期浸泡使用存在的问题,并对新型阻隔防爆材料产品的研究和开发提出建议。

加氢裂化循环气支链爆炸形态的区划与应用

对加氢裂化循环气与相关可燃性气体支链爆炸的特性及其应用进行了系统的研究.探索了浓度爆炸极限、爆炸形态与波形及其影响因素;根据爆炸形态与波形的不同,提出了对加氢裂化循环气爆炸形态科学区划的新理念;在爆炸极限内,可以进一步区划4种爆炸形态(冷焰、爆燃、爆轰、爆燃向爆轰转化),与7个爆炸区域(上、下冷焰区,上、下爆燃区,上、下爆燃向爆轰转化区,爆轰区),并探讨了不同爆炸形态压力波的发展机制.对进一步研究相关的多元支链爆炸体系,促进多元支链爆炸理论的发展,具有一定的理论价值.实验测得了爆炸危险度、火焰蔓延极限、最小点火能等特性参数;引进了“关键组分”的概念,指出加氢裂化循环气的多元体系,引发爆炸的物质是关键组分H2和氧化剂O2;探讨了制订防爆安全指标的依据与方法.对于预防混合气体支链爆炸事故的发生、指导防爆电气设备与阻火器的设计、指导支链燃烧与支链爆炸的实践,具有参考价值.