李飞
徐州威卡电子控制技术有限公司 江苏 221000
摘要:
称重系统是各类吊机确保吊装安全的一项重要功能，而海洋石油平台特殊的防爆区域，对称重系统有特殊的要求。本文以GB 3836标准要求，通过实际应用案例，对海洋平台称重系统做介绍，便于项目借鉴和推广。
关键词：
本安；隔爆；称重；海洋平台；吊机
1.概述
海洋石油平台吊机的称重系统，主要实现过载保护功能，提供吊机吊装时超载报警及危险动作限制，防止继续加载影响吊装安全。
根据船级社对危险等级的划分，本项目海洋石油平台属于Ⅱ类防爆环境，吊臂部分防爆要求：CLASSⅠ ZONEⅠ GROUPⅡB T4，驾驶室部分防爆要求：CLASSⅠ ZONEⅠ GROUPⅡB T4（如图1）。
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图1
2.系统配置
122.1称重系统原理：主钩、副钩称重传感器和角度传感器输出的模拟量信号，传送至控制箱内的称重控制器，经计算得到吊装重量和额定吊载重量，发送到显示器进行显示。
控制器会将计算的重量与存储在控制器内的额定吊载重量对比，到达90%的额定吊载时蜂鸣器短报警提醒，到达额定吊载时蜂鸣器长报警提醒，到达110%的额定吊载时输出限制动作信号，此时吊机只能进行安全动作，如吊钩下落、吊臂变幅起升。
2.2根据称重需求，系统配置如表1：
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3.防爆设计
依据以下参数进行防爆设计：
·设备分类
·温度组别
·防爆类型
33.1设备分类
爆炸性环境用电气设备分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类，Ⅰ类设备用于煤矿瓦斯气体环境，设备用于海洋石油平台爆炸气体环境，Ⅲ类设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境。
Ⅱ类设备再分类成ⅡA类、ⅡB类、ⅡC类，代表气体分别是丙烷、乙烯、氢气，而标识为ⅡB类设备可用于ⅡA类，ⅡC类设备同样可适用于ⅡA类、ⅡB类。
3.2温度组别
Ⅱ类电气设备测得最高表面温度不应超过规定的温度组别，见表2。
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表2
最高表面温度指：在最不利运行条件下（但在规定的容许范围内）工作时，电气设备的任何部件或任何表面所达到的最高温度。
较高表面温度组别的设备，可以较低温度组别环境里，如T4组别的设备可以用于T1~T3组别的环境中。
3.3防爆类型
根据防爆类型与Ⅱ类环境适用区域情况（如表4），系统可选用的防爆类型是多样的。
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3.4本安设备选型
本安设备应配置关联设备，本安传感器应配置安全栅。
4561.2.3.3.1.73.3.3.3.2.3.3.3.4.3.4.1.本安设备的本安参数
（1）最高输入电压，Ui：
可施加到本安电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最高电压（交流峰值或直流）。
（2）最大输入电流，Ii：
可施加到本安电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最高电流。
（3）最大输入功率，Pi：
可施加到本安电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最大功率。
（4）最大内部电容，Ci：
呈现在电气设备连接装置上的电气设备最大等效内部电容。
（5）最大内部电感，Li：
呈现在电气设备连接装置上的电气设备最大等效内部电感。
3.4.2.本安电缆
由于电缆存在分布电容和分布电感，使其成为储能部件，信号传输过程中存储能量。一旦线路失效，储存的能量释放出来，影响系统的本安性能。
本安电缆的本安性能参数：
（1）最大允许分布电容，Cc：
（2）最大允许分布电感，Lc:
—电缆单位长度的分布电容
—电缆单位长度的分布电感
—电缆实际长度
3.4.3.安全栅
本安设备与非本安设备间应配置安全栅，无论非本安设备处于正常或故障状态，安全栅都将窜入到本安设备的能量限制在安全范围。
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安全栅本安参数：
（1）最高交流有效值电压或直流电压，Um：
施加到关联设备的非限制连接装置上而不会使防爆型式失效的最高电压。
（2）最高输出电压，Uo：
施加电压达到最高电压时，可能出现在设备连接装置上的最高输出电压（交流峰值或直流）。
（3）最大输出电流，Io：
可从电气设备连接装置上获得的电气设备最大电流（交流峰值或直流）。
（4）最大输出功率，Po：
可从电气设备获得的最大功率。
（5）最大外部电容，Co：
可连接到电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最大电容。
（6）最大外部电感，Lo：
可连接到电气设备连接装置上，而不会使防爆型式失效的最大电感。
3.4.4.本安电路参数匹配方法，见表3：
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通过上表规则调整安全栅、电缆参数进行选型。
4.注意点
894.1做本安参数匹配时，考虑安全栅及传输电缆的压降，先保证到达本安仪表端电压、电流能驱动电路。
4.2 本安信号与非本安信号隔离布置，防止电磁干扰、错误接线等导致故障，一般使用蓝色护套电缆或做蓝色标识，布线路径、接线端子做隔离。
4.3 隔爆产品发证认可完成，不能随意更改壳体和壳体内电路、电压等级，如有变动需提交认证机构审核。
4.4 隔爆外壳结合面长期受到腐蚀而产生锈蚀，隔爆性能会降低甚至丧失，应定期维护，防爆电气设备每月检查一次。
4.5 本安系统必须接地，齐纳式安全栅接地电阻应小于1Ω。
结束语：
随着称重系统在起重机械上应用的普及，防爆称重系统在石油化工，粉尘车间应用越来越多，而不同的场合对系统方案的配置要求也各不相同，考验方案集成的能力。可靠的系统设计和定期维护，为系统的有效运行提供保障。
参考文献：
[1] GB 3836.1-2010 爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求
[2] GB 3836.2-2010 爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备
[3] GB 3836.4-2010 爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备
[4] GB 3836.8-2014 爆炸性环境 第8部分：由“n”型保护的设备