[实用新型]核电站爆炸环境中控制设备的防爆系统

说明书

技术领域

本实用新型属于核电技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电站处于爆炸性气体的爆炸环境中控制设备的防爆系统。

背景技术

核电站正常运行过程中，氢气是必然的产物，根据《GB 3836.1-爆炸性气体环境用电器设备第1部分：通用要求》，氢气属于II C级爆炸性气体，对于处理氢气这类废气的处理系统来说，这些处理系统的管线、仪表、执行器等所处的环境满足了爆炸的三个条件：1)爆炸物质：具有氢气；2)氧气：空气中含有氧气；3)点火源：现场仪表、执行器等电气设备各种磨擦产生的电火花，机械磨损产生的火花，静电火花，高温产生的火花等。因此，必须注意上述现场爆炸环境中的仪表及执行器等控制设备的防爆。

目前，可以从以下两个方面解决防爆问题。

第一，对于现场仪表及执行器，可以通过选用防爆的设备来解决防爆问题：可以根据仪表、执行器等控制设备实际所处使用环境的危险性等级，选择不同防爆型式的仪表和执行器，表1为危险场所危险性划分表，表2为防爆对危险场所的适用表。

表1 危险场所危险性划分

表2 防爆对危险场所的适用表

参照表2可知，本安型以外防爆型的设备均采用隔离点火源的方式，只有本安型设备是采用限制点火源能量的方式，从源头上避免发生爆炸，处于Zone0区域的设备防爆方式仅为本安型(ia)。

第二，控制回路设计为具备防爆的功能：对于本安型仪表、执行器，具有限制点火源的能力，因此仪表、执行器等设备本身在设计时已经考虑了正常工作时或在规定的故障状态下，其所产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体或蒸汽电路。但是，仅仅选用防爆的设备还不能保证电源线、信号线等外部引线不会产生危险的火花，因此在整个控制回路的设计中，还可以通过限制能量来解决防爆的问题。

根据表1“危险场所危险性划分”，核电站中常出现的环境多为Zone1和Zone2区域，因此根据表2在核电站中采用满足Zone1、Zone2区域的防爆型设备即可满足要求。在核电站设计中，目前一般选用表2中防爆型仪表及隔爆型执行器等设备来解决防爆的问题。如图1所示为现有防爆系统的示意图，防爆型仪表2、隔爆型执行器3等设备暴露在危险环境中，根据表2 选用的防爆型仪表、隔爆型执行器经铠装屏蔽电缆直接连接至控制器1的输入卡件11和输出卡件13。在危险环境下，现场的防爆型仪表、隔爆型执行器等设备考虑隔离点火源，以确保仪表、执行器等设备电气部分外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并能阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性传播，引起爆炸环境下气体大规模爆炸。

但是，前述现有防爆系统至少存在以下缺陷：

1) 虽然现场仪表、执行器采用隔爆型设备，但仍然存在设备内部爆炸的可能，会造成仪表的失效；

2) 现场仪表、执行器采用隔爆型设备，仅考虑内部防爆，虽然多采用铠装屏蔽电缆，但是不能完全避免外部的引线(如电源线、信号线等)破损或者断裂所产生的点火源；

3) 隔爆型仪表在调校或者维修时，不能在爆炸性危险环境中进行操作，需要将仪表拆卸移至安全场所进行操作，避免调校过程中出现点火源；

4) 隔爆型仪表、执行器不能用于“在正常情况下，爆炸性气体混合物连续或长时间存在的场所”即Zone0区域的危险环境中，不能完全满足核电站中所有厂房情况。

由于现场设备一般安装在放射性区域，除采用本安型设备外的其他防爆设备不能从本质上控制线路的能量，还会产生威胁现场设备安全的火花，造成现场设备的爆炸损坏，因此，需要解决仪表本身的威胁，从本质上解决点火源。此外，在危险环境下，仅考虑采用防爆的现场设备，只能保证现场设备隔离爆炸，而不能避免因设备以外的电源线或者信号线等引线破损、断裂所引发的点火源，因此除现场设备防爆外，还需要解决线路上的防爆问题。

鉴于此，确有必要提供一种核电站爆炸环境中具有良好防爆效果的控制设备的防爆系统。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种核电站爆炸环境中具有良好防爆效果的控制设备的防爆系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种核电站爆炸环境中控制设备的防爆系统，其包括安装于安全场所的控制器和安装于危险环境中的仪表和执行器，控制器包括控制装置、输入卡件和输出卡件，控制装置分别与输入卡件、输出卡件连接，仪表与控制装置的输入卡件连接，执行器与控制装置的输出卡件连接，仪表与输入卡件之间设有限能装置，输出卡件与执行器之间设有限能装置。