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爆炸性危險環(huán)境中的工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計

1、設(shè)計依據(jù)

對爆炸性危險環(huán)境中的工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計除了按照常規(guī)工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計標準和規(guī)范以外，還必須遵守在爆炸性環(huán)境下電氣和應(yīng)用電視系統(tǒng)設(shè)計標準。常見的設(shè)計依據(jù)如下：

《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50198-94

《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》GA/T70-94

《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》GBJ115-87

《安全防范工程程序與要求》GA/T75-94

《工業(yè)企業(yè)通信設(shè)計規(guī)范》GBJ42-81

《建筑電氣安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準》GBJ303-88

《中國電器裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》GBJ232-82

《工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》FBJ93-86

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》GBJ232-90、92

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T16-92、GA/T74-94

《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-92

《防爆應(yīng)用電視總技術(shù)條件》GB/T15411-1994

《隔爆型防爆應(yīng)用電視設(shè)備防爆性能試驗方法》GB/T13953-1992

《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》GB3836-2000

《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94

2、爆炸性危險環(huán)境的工業(yè)電視系統(tǒng)的實際設(shè)計

爆炸性危險環(huán)境中的工業(yè)電視系統(tǒng)從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)備選擇、使用功能等方面與常規(guī)工業(yè)電視系統(tǒng)完全一致，不同的是對實際安裝在危險環(huán)境中的設(shè)備、線纜的選擇、安裝有所不同，需要選擇具有防爆性能的設(shè)備或采取額外的防爆方式進行保護。

2.1 防爆區(qū)域的確定

對易燃易爆環(huán)境的電氣設(shè)計的首要工作就是要確定危險環(huán)境區(qū)域和等級，這將直接影響到設(shè)備選擇、電線電纜選擇與敷設(shè)、安裝等一系列工作。

設(shè)計時應(yīng)根據(jù)釋放源的級別和位置、易燃物質(zhì)的性質(zhì)、環(huán)境情況等因素，確定危險環(huán)境的環(huán)境類別、區(qū)域、氣體組別、溫度組別等實際等級，例如確定危險環(huán)境屬于爆炸性氣體環(huán)境，實際的防爆等級為Ex d II B T3。

一般來說，對實際環(huán)境的區(qū)域確定是由建設(shè)單位來決定的。

2.2 防爆設(shè)備的選擇

在危險區(qū)域安裝的所有設(shè)備必須具有相應(yīng)的防爆等級，如果不具備防爆性能，就需要考慮使用額外的防爆措施，最為常見的就是為非防爆的設(shè)備加裝隔爆結(jié)構(gòu)的防爆外殼。

根據(jù)前一章對工業(yè)電視設(shè)備的介紹，爆炸性危險環(huán)境中工業(yè)電視系統(tǒng)中所使用的防爆設(shè)備主要集中前端設(shè)備，控制和顯示設(shè)備除了特殊應(yīng)用場合外都安裝在非防爆區(qū)，因此不需要考慮防爆問題。

一、防爆防護罩的選擇

在選擇防爆防護罩時需要考慮下面各項因素：

1.防護罩的防爆等級

要根據(jù)實際確定的危險區(qū)域選擇大于或等于所需防爆等級的防爆防護罩。

2.防護罩的防護等級

具有爆炸性危險環(huán)境既可能是室內(nèi)環(huán)境，也可能是室外環(huán)境，尤其室室外環(huán)境中的砂、塵、雨、霧等、濕氣、高溫、低溫等自然條件同樣存在，并且隨著地域的不同其惡劣程度也由所不同。因此，在選擇防爆防護罩時還要充分考察現(xiàn)場的自然氣候環(huán)境條件，選擇合適的防護等級。

對于粉塵爆炸性危險環(huán)境來說，對于設(shè)備的防塵性已經(jīng)在其防爆要求中得到體現(xiàn)，因此一旦將設(shè)備應(yīng)用在較為惡劣的室外環(huán)境時就要考慮設(shè)備的防水性。

對于氣體爆炸性危險環(huán)境來說，符合防爆等級并不代表設(shè)備有很高的防塵、防水性能，因此也要充分考慮設(shè)備的防護等級。

3.防護罩的輔助設(shè)備

與通用防護罩一樣，防爆防護罩一般也可以配置遮陽罩、風扇、雨刷、加熱器等輔助設(shè)備，以便能使攝象機鏡頭可以在較為惡劣的自然環(huán)境中正常工作，獲得自然、清晰的圖象。

根據(jù)對現(xiàn)場環(huán)境條件的考察來選擇安裝適用的輔助設(shè)備。

需要注意的是，所安裝的輔助設(shè)備都應(yīng)該是內(nèi)置于防爆防護罩內(nèi)部的，不能有任何電氣設(shè)備暴露在防爆防護罩外，以免破壞防爆防護罩整體的防爆等級。

另外，防爆防護罩一般都隨機配有一定數(shù)量的防爆密封引線管，設(shè)計時需要考察進入防護罩內(nèi)部線纜的線徑和數(shù)量，計算隨機提供的防爆密封引線管數(shù)量是否充足，否則需要增加訂購數(shù)量。

4.防護罩的內(nèi)部尺寸

實際選擇的防爆防護罩應(yīng)該具有足夠大的內(nèi)部空間以容納攝象機、鏡頭和其它防護罩輔助設(shè)備，同時還要考慮設(shè)備安裝時必須使用的附件和其它設(shè)備，如攝象機的BNC插頭、防雷器等。如果防護罩具有內(nèi)置解碼器的功能，那么對防護罩內(nèi)部尺寸的要求就更為苛刻。

二、防爆云臺的選擇

防爆云臺的選擇與防爆防護罩的選擇要求基本一致，同樣需要考慮防爆等級、防護等級、密封引線管數(shù)量等方面因素，另外還要考察攝象機、鏡頭、防護罩總成的重量，以便準確選擇合適載重的防爆云臺。

防爆云臺和防爆防護罩一般都選擇同一品牌系列產(chǎn)品，這樣，兩種設(shè)備就可以很容易進行組裝。如果需要選擇不同品牌的產(chǎn)品，就需要重點考察兩種設(shè)備安裝結(jié)合面的適配性。

三、防爆接線箱和接線盒的選擇

在工業(yè)電視系統(tǒng)中，使用防爆接線箱主要是為了放置前端解碼器、防雷器、電源空氣開關(guān)、接線端子等設(shè)備或元件。

防 爆云臺的載重、自重都大于通用云臺，其功耗也大于通用云臺，因此解碼器選擇要充分考慮其負載驅(qū)動能力，同時還要考慮與控制設(shè)備的協(xié)議兼容。在爆炸性危險中 使用的解碼器同樣需要具有適當?shù)姆辣墑e，對解碼器的實際選擇一般可參考下列三個步驟：首先，考察解碼器能夠內(nèi)置于防護罩內(nèi)，如果可以就直接選用控制系統(tǒng) 同品牌的解碼器，這樣可以充分實現(xiàn)系統(tǒng)功能，并且部需要額外地訂購防爆外殼，其缺點是占用防護罩的內(nèi)部空間；其次，考察控制器廠商能否提供同品牌的防爆解 碼器，或者是選擇與控制系統(tǒng)協(xié)議兼容的防爆解碼器；第三，就是為解碼器定制防爆外殼。

如果使用了定制的防爆外殼，那么防爆外殼的內(nèi)部可以擴大，不僅放置解碼器，還可以放入其它電氣設(shè)備，減少防爆管與防爆設(shè)備的接頭數(shù)量。如果使用防護罩內(nèi)置式解碼器或防爆解碼器，其它電氣設(shè)備的安裝同樣需要選擇防爆等級合適的防爆外殼。

對于使用電纜傳輸?shù)南到y(tǒng)，應(yīng)盡量避免線纜接頭，如果需要可以在線纜串接、并接處安裝防爆接線盒加以保護。

四、防爆配件的選擇

在實際的工業(yè)電視系統(tǒng)應(yīng)用中，最常用的防爆配件就是各種密封接頭、密封引線管、撓性軟管等。密封接頭、密封引線管一般都是由防爆設(shè)備廠家提供，但數(shù)量有可能不足，因此需要根據(jù)實際的用量向防爆設(shè)備提供商定購，以保證密封接頭、密封引線管與防爆設(shè)備的配合。

撓 性軟管一般用于各個防爆設(shè)備（防爆防護罩、防爆云臺、防爆箱等）之間線纜連接以及線纜從非危險區(qū)域引入危險區(qū)的短距離電纜敷設(shè)。選擇撓性軟管最重要的就是 撓性管的內(nèi)徑和接頭。不同數(shù)量和線徑的電纜對撓性管的尺寸的要求不同，不同防爆設(shè)備密封引線管的螺紋、管徑對撓性管接口要求也不相同，因此需要充分了解防 爆設(shè)備的引線管接口、電纜數(shù)量和線徑等實際數(shù)據(jù)，并按照適當?shù)碾娎|長度來選擇撓性管。

有的防爆設(shè)備隨機提供密封膠泥，來密封引入設(shè)備線纜的引線管，如果設(shè)備沒有提供，需要根據(jù)實際危險區(qū)域的等級加以選擇。

2.3 電纜的選擇

根據(jù)國標GB50058-92《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中的要求，對于爆炸性氣體環(huán)境中1區(qū)銅芯控制電纜的最小截面為2.5mm2，在2區(qū)內(nèi)銅芯控制電纜的最小截面為1. 5mm2。電纜應(yīng)該選擇阻燃電纜。

第四章 爆炸性危險環(huán)境中的工業(yè)電視系統(tǒng)安裝

在爆炸性危險環(huán)境中工業(yè)電視系統(tǒng)的安裝施工除了要遵守通用工業(yè)電視系統(tǒng)相關(guān)的國家標準和規(guī)范以外，還要遵照有關(guān)的爆炸性危險環(huán)境電氣設(shè)備的安裝標準與規(guī)范，在二者出現(xiàn)矛盾之處應(yīng)以爆炸性危險環(huán)境電氣設(shè)備安裝標準執(zhí)行。

1、線纜的敷設(shè)

根據(jù)規(guī)范要求和經(jīng)驗，在易燃易爆環(huán)境車間的配電線路設(shè)計一般都以橋架為主，鋼管與電纜溝的敷設(shè)為輔，所有使用的電纜應(yīng)使用阻燃電纜。

線纜敷設(shè)的路由應(yīng)盡量遠離爆炸源和爆炸性物質(zhì)輸送的管道。對于爆炸性氣體環(huán)境中應(yīng)考察易燃易爆氣體的比重，如果危險氣體的比重比空氣輕，線纜應(yīng)盡量敷設(shè)在下面（沿墻或地埋）；而對于危險氣體比空氣輕的環(huán)境，線纜應(yīng)盡量敷設(shè)在上面（沿墻或架空）。

正常情況下，在±0.00m平面，先由室外橋架引入，進入室內(nèi)后至設(shè)備附近沿墻或柱引下至電纜溝（敷設(shè)完畢后封死，以防進水和白蟻侵害），然后穿管沿地面敷設(shè)至設(shè)備旁，再用防爆撓性管接入到防爆設(shè)備。

對于高出±0.00m的平面上，電氣線路基本上都是由橋架架空引入，然后由橋架穿管架空敷設(shè)至防爆設(shè)備旁，再用防爆撓性管接入防爆設(shè)備。

敷設(shè)電氣線路的溝、橋架或鋼管所穿過的不同區(qū)域之間墻或樓板處的空洞應(yīng)采用非燃性材料（如100#水泥砂漿）嚴密堵塞。

電纜線路不應(yīng)有接頭，穿線鋼管應(yīng)采用低壓流體輸送用鍍鋅鋼管。管道連接處需套絲連接，32mm以下管徑至少需要套接5扣，32mm以上管徑至少需要套接6扣。

管道中間連接處還需要使用電氣連接線，確保管道電氣貫通。

2、專用防爆工具

通常由鋼鐵材料制成的釬、鎬、錘、鉗、扳手、吊具等工具與設(shè)備在激烈動作或失手跌落時發(fā)生的摩擦、撞擊火花時隱蔽的點火源，因此在危險環(huán)境中安裝設(shè)備需要使用不發(fā)生摩擦及撞擊火花，甚至不產(chǎn)生熾熱高溫表面，由特殊材料制成的專用防爆工具。

鋼 鐵材料的硬度時隨含碳量的增加而提高的，而鋼鐵材料中的碳時產(chǎn)生摩擦火花的根源。防爆工具采用銅合金，在強度和硬度都較低的純銅中添加鈹、鋁、鈦、鎳、鎂 等熔煉成銅基合金，強度和硬度得到提高，由于不含碳摩擦或撞擊時不會產(chǎn)生火花；銅合金的強度、硬度及導熱性都比鋼鐵材料好，局部摩擦點會發(fā)生塑性變形而避 免摩擦能量集中在個別接觸點上，并且能將摩擦產(chǎn)生的熱量迅速分散到基體而減少摩擦撞擊點出現(xiàn)熾熱高溫的危險。

當前工業(yè)上已由鉸青銅、鋁青銅、J892銅合金等多種銅基合金成功地應(yīng)用在防爆工具中。

防爆工具一般分為防爆手工具、防爆氣動和液動工具以及專用工具等，包括各種扳手、鉗子、錘鑿、刀具等；

3、設(shè)備的安裝

防爆設(shè)備的自身重量和載重一般都較大，在實際安裝時首先要選擇穩(wěn)定、堅固的安裝面和足以承載設(shè)備總成的支撐設(shè)備。

設(shè)備的所有電氣連接接頭都應(yīng)該處于防爆設(shè)備腔體或隔爆型防爆接線箱腔體內(nèi)部，設(shè)備之間的連接使用防爆撓性管，防爆密封引線管應(yīng)使用防爆設(shè)備隨機提供的產(chǎn)品或選擇符合現(xiàn)場環(huán)境防爆等級的產(chǎn)品，根據(jù)危險區(qū)域的不同對于引線管穿入電纜后應(yīng)加膠泥密封。

如果設(shè)備具有轉(zhuǎn)動或移動功能，引入設(shè)備的電纜和撓性管應(yīng)該留有足夠的余量，避免引設(shè)備轉(zhuǎn)動拉斷撓性管接口及電纜，使裸線暴露在危險環(huán)境之中。

4、接地

·系統(tǒng)的接地，宜采用一點接地方式。接地母線應(yīng)采用銅質(zhì)線。接地線不得形成封閉回路，不得與強電的電網(wǎng)零線短接或混接；

·系統(tǒng)采用專用接地裝置時，其接地電阻不得大于4Ω；采用綜合接地網(wǎng)時，其接地電阻不得大于1Ω；

·光纜傳輸系統(tǒng)中，各監(jiān)控點的光端機外殼應(yīng)接地，且宜與分監(jiān)控點統(tǒng)一聯(lián)接接地。光纜加強芯、架空光纜接續(xù)護套應(yīng)接地；

·架空電纜吊線的兩端和架空電纜線路中的金屬管道應(yīng)接地；

·在0區(qū)至1區(qū)、1區(qū)至2區(qū)過渡應(yīng)用中，在進入另一危險區(qū)域之前必須做接地；

·地線不能小于6mm2；

·設(shè)備與接入設(shè)備前的隔爆接線盒間用防爆撓性管連接，分別重復接地并保證電氣貫通。

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5、防雷

在危險環(huán)境中的是設(shè)備主要是前端設(shè)備，而且有的是安裝在室外。對于危險環(huán)境中設(shè)備防雷主要是指前端防爆設(shè)備的防雷。對于處于非危險區(qū)域的控制設(shè)備按照應(yīng)用電視系統(tǒng)控制機房的防雷方法執(zhí)行。

在 中華人民共和國國家標準《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB 50057-94中的第二章有關(guān)于“凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷 亡者；具有0 區(qū)或1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物；具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。”等情況的列為第一類防雷建筑。

室外監(jiān)控點安裝應(yīng)按照國家標準安裝防直擊雷設(shè)備（接閃器）。同時需要注意對感應(yīng)雷的防護。

·建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風管等金屬物，均應(yīng)接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上。

·金屬屋面周邊每隔18－24m應(yīng)采用引下線接地一次。

·現(xiàn)場澆制的或由預(yù)制構(gòu)件組成的鋼筋混凝士屋面，其鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路，并應(yīng)每隔18－24m采用引下線接地一次。

·平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮等長金屬物，其凈距小于 100mm時應(yīng)采用金屬線跨接，跨接點的間距不應(yīng)大于30m；交叉凈距小于100mm時，其交叉處亦應(yīng)跨接。

·當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03Ω時，連接處應(yīng)用金屬線跨接。對有不少于5根螺栓連接的法蘭盤，在非腐蝕環(huán)境下，可不跨接。

·防雷電感應(yīng)的接地裝置應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置共用，其工頻接地電阻不應(yīng)大于10Ω。

·屋內(nèi)接地干線與防雷電感應(yīng)接地裝置的連接，不應(yīng)少于兩處。

前端設(shè)備同樣需要在電源引入的總配電箱處安裝設(shè)過電壓保護器，同時視頻信號是輸出、控制通訊信號的接口都要安裝適當?shù)姆览灼骷右员Ｗo。