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在易爆气体环境中安装沼气测量仪表

沼气厂的一名工程师
Antti Heikkilä
Product Manager
Published: 五 月 28, 2019
沼气生产

在具有爆炸风险的危险位置安装任何电气设备都需要特殊的预防措施和程序,而在气体管道中安装现场测量设备则有其特定的风险和要求。这篇博文探讨了在沼气厂中的临界区域 0/1 危险区进行现场安装的实际操作。

了解风险
在处理沼气时,由于甲烷具有易燃性和可能存在的爆炸风险,因此高浓度甲烷是一个显而易见的问题。尽管甲烷的爆炸浓度范围相当窄,爆炸下限 (LEL) 为 4.4 容积百分比,爆炸上限 (UEL) 为 16.5 容积百分比,但沼气装置仍被归类为爆炸性环境(ATEX,欧盟)或危险场所(HAZLOC,美国),所以必须遵守相应的规章制度。

其他值得注意的风险包括硫化氢的存在(即使在低浓度下也是有毒的),以及缺氧,这可能会在密闭空间中造成窒息风险。在这种环境中安装仪表时,必须佩戴监测甲烷、硫化氢和氧气水平的个人气体报警器。在开始工作之前,还要务必提前计划并准备风险评估文档。

选择正确的工艺接头
早期要回答的问题之一是将采用哪种工艺接头:是否可以使用现有的球阀或螺纹口,或者是否有必要将螺纹口焊接到管道中,甚至是否需要用包含所需采样口的新型钢替换管道的凸缘型钢?

维萨拉 MGP261 沼气测量仪表配有 1½ 英寸 NPT 螺纹,其探头直径为 40 毫米,插入深度为 209 毫米。如果阀门为全通径设计,且阀门与主管道之间的接头不窄于 40 毫米,则可以通过 1½ 英寸和 40 毫米的标称尺寸球阀进行插入。确认这一点的方法是打开阀门检查尺寸。较大尺寸的阀门(如 2 英寸或 50 毫米)可使用螺纹转换接头转换为 1/2 英寸 NPT,这通常是一个不错的选择,因为探头更容易安装。

工艺接头并不一定总能清晰地标记,而且可能很难确定确切的螺纹类型。在这种情况下,应用卡尺测量螺纹的直径和可能的锥度,用螺纹螺距规确定螺纹类型。MGP261 配有一个 1½ 英寸 NPT 塑料塞,可用作螺纹识别辅助工具。

如果球阀不可用或并不需要,例如出于成本考虑,则焊接到管道上的简单螺纹套筒不失为有效的解决方案。使用一根 50 毫米短管来调节沼气探头的位置,使其尖端位于管道直径的三分之一到三分之二之间。除了主探头采样口外,还需要压力变送器工艺接头,通常在 ¼ 英寸到 ½ 英寸范围内,具体取决于所用的压力变送器。

简便的安装过程
无论选择何种工艺接头,开始安装之前都必须对气体管道段进行吹扫。如果选定的测量位置靠近可绕过的装置(如气体干燥系统或活性炭过滤器),则吹扫相对简单;在其他情况下,安装工作则必须在设备未运行期间与其他主要维护工作一起进行。在用氮气或空气吹扫管道并使用气体报警器以确保该区域安全可靠后,安装探头将变得简单易行。

按照以下简单指南,通过在螺纹上缠绕 PTFE 密封带来准备探头:
•    将胶带与螺纹并行放置
•    不要在螺纹的加工侧留下悬着的“尾巴”
•    根据胶带的厚度,只能使用两层或三层胶带
•    一旦开始拧紧螺纹,就不要反转方向。

在 NPT 螺纹接口中,一些外螺纹在拧紧接口后仍然可见。关于正确安装 NPT 螺纹设备的进一步指导,请参见 Swagelok 发布的这篇博客文章

确保安全连接
将探头安装在沼气管道中后,下一个任务是连接电源和信号线缆。维萨拉 MGP261 沼气测量仪表有三个公制螺纹出线孔:一个 16 毫米和两个 20 毫米。MGP261 可按多种方式配置,可为信号输出和压力信号输入选择 4-20 毫安或 Modbus/RTU;根据所选配置,可能不需要一个或多个电缆孔。

较小的出线孔主要用于 Ex i(本质安全)压力变送器的 4-20 毫安输入,并通向用隔墙隔离的接线盒的本质安全侧。由于 MGP261 包含 Ex i 隔离变压器,因此可以将 Ex i 设备直接连接到探头。两个较大的出线孔通向隔墙的另一侧,在隔墙的 Ex e(增强安全性)终端以及 RS485 (MODBUS/RTU) 和 24 VDC 电源终端中提供甲烷、二氧化碳和水蒸气的 4-20 毫安模拟输出信号。

选择经过防爆批准的电缆压盖(包括应力消除和冲击保护),并为您所用的电缆选择正确的电缆直径。一些经过防爆批准的电缆压盖的批准代码中含有 X,这意味着它们在应力消除和/或冲击保护方面受到限制。如果使用这种电缆压盖,则必须将电缆固定在电缆压盖外部的电缆槽或类似结构上,并且必须建立适当的冲击保护。

应特别注意保护接地和信号接地连接,电缆包皮应端接在电位均衡导轨上,如 MGP261 安装和安全指南所示。测量电位均衡导轨和 MGP261 底盘上的接地螺钉之间的电阻;电阻必须小于 1 欧姆,并且必须将测试记录在安装报告中。这一点尤其重要,因为 MGP261 包含 Ex 标记中代码 [ia] 所示的本质安全压力表的 Ex i 安全栅,并且本质安全装置的保护依赖于高质量的电位均衡。

在沼气工艺中安装仪表时,我们建议由经验丰富的仪表集成商来完成。

访问产品页了解有关以下主题的更多信息:用于智能控制沼气质量的维萨拉三合一甲烷、二氧化碳和湿度多气体探头 MGP261

 

Comment

Adou koffi wilson

一 月 30, 2022
je suis Adou koffi wilson et je suis etudiant en afrique précisement en cote d'Ivoire ,je souhaiterais savoir comment se mesure le butane et le dioxyde de carbone dans le biogaz ci possible pourrait faire un stage dans votre structure .

Vaisala

二 月 14, 2022
Merci pour ton intérêt. Vous pouvez lire plus d'informations sur notre page:
https://www.vaisala.com/fr/industries-applications/biogas

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