계기의 폭발 방지 문제

계기는 석유, 화학공업, 석탄, 야금, 건재 등 공업생산부문에 광범위하게 응용되고 있으며, 많은 생산공정은 또 인화성, 폭발성 가스나 분진이 있는 환경에서 진행되며, 인신과 설비를 위협하는 사고는 언제든지 발생할 수 있으며, 반드시 모든 전동계기에 폭발성 방지 요구를 제기해야 한다.어떤 의미에서 말하면 폭발방지문제가 해결될수 있는가 없는가 하는것도 전동계기를 대체하여 위험장소에 사용할수 있는가 없는가의 관건이다.

폭발 방지 기술에 대한 연구는 먼저 탄광에서 중시를 받았는데 주로 갱내 전기 설비의 폭발 방지를 대상으로 한 다음에 각종 인화성 폭발 장소에 사용되는 자동화 계기의 폭발 방지로 발전했다.이에 따라 국내외에서 관련 기준이 잇따라 제정됐다.우리 나라 국가표준"폭발성가스환경용전기설비통용요구"(GB 3836.1~2000) 는 바로 인화성, 폭발성 장소에 응용되는 모든 전기설비에 대해 제정한것으로서 여기에는 자동화계기도 포함된다.

국내외 전기 설비 의 제조 업종 은 폭발 방지 설계 에서 두 가지 방법 에 지나지 않는다_：첫째, 구조상 격리 조치를 사용하여 회로와 주변 환경을 차단하여 회로가 정상적으로 작동할 때 발생하는 열량과 고장 상태에서 형성된 전기 불꽃 및 고온이 밀폐 하우징 안에 국한되어 외부의 인화성 가스를 인화시키지 않도록 한다;또 다른 경로는 회로의 에너지에서 제한을 가하여 회로가 정상적인 작업 중이나 단락, 차단 등 고장 상태가 발생하더라도 발생하는 불꽃은 인화성 가스를 인화하기에 부족하며, 그것이 발생하는 온도도 인화성 가폭발물을 자연적으로 연소시키기에 부족하다.

앞의 경로는 주로 구조적으로 방비하는데 이를"구조폭발방지"라고 할수 있다.그 후의 경로는 근본적으로 재해가 발생할 가능성을 배제하는 것이며, 그 조치는 더욱 적극적이며,"본질적인 안전 방폭"이라고 하며, 약칭하여"본안 방폭"이라고 한다.

구조 폭발 방지의 구체적인 조치는 주로 다음과 같은 몇 가지가 있다.

(1) 엄밀한 외피를 사용하고 규정에 부합되는 나사와 고품질의 밀봉패드를 사용하며 도선인도출구에 특수구조의 밀봉인터페이스를 사용한다.알루미늄 합금의 경우 마그네슘 함유량이 제한되어야 하는 외피 재료.케이스 안에는 회로 부품을 제외하고 일정한 공간 용적이 있어야 내부 기체가 팽창할 여지가 있다.

(2) 케이스에 깨끗한 압축공기를 수송하여 케이스내의 정압을 유지하고 주위의 인화성, 폭발성 기체가 진입하지 못하도록 함으로써 그것이 회로와 직접 접촉하는것을 방지한다.이런 방법은 기원과 파이프라인이 있어야 한다.

(3) 껍데기에 기름을 충전하고 회로가 기름에 잠기면 그 열량은 기름에 끌려가고 불꽃은 기름에 의해 꺼지며 회로와 주위의 기체를 격리시키는 역할도 한다.고압 회로의 오일 스위치는 기름으로 아크를 끄는 것이다.

(4) 회로와 외피 사이의 빈틈에 석영사를 충전하는 것도 호를 끄고 단열하는 작용을 하는데, 일부 퓨즈의 자기관에는 모래를 충전하는 조치를 취한다.

계기면에서 일반적으로"격폭형"이라고 하는 계기는 대부분 상술한 *가지 조치를 채용한다.기름 충전, 모래 충전 및 정압 조치는 편리하지 않기 때문에 계기에 거의 사용되지 않는다.비교적 완벽한 방폭계기는 구조방폭조치에 의거하는것이 아니라 본질안전방폭회로를 설계하여"본안형"계기를 구성한다.인화성, 폭발성 장소에서 사용하는 전기 설비와 계기는 반드시 특수한 폭발 방지 설계가 필요한 것은 아니다.GB3836.1의 규정에 따르면 전압은 1.2V를 초과하지 않고 전류는 0.1A를 초과하지 않으며 그 에네르기가 20W를 초과하지 않거나 출력이 25mW를 초과하지 않는 전기설비는 검사단위의 인가를 거친후 공장의 폭발성기체환경과 탄광의 갱내에서 직접 사용할수 있다.일부 센서 및 민감한 부품, 예를 들면 열전지, 열저항, 광민감전지 등은 바로 이런 종류의 전기설비에 속한다.그러나 이러한 단순 컴포넌트를 다른 계기와 함께 사용할 때는 계기의 안전성을 고려해야 한다는 점에 유의해야 한다.뿐만 아니라 센서나 민감한 부품에서 멀리 떨어진 곳에 부착된 계량기가 있는 경우가 많기 때문에 신호 도선 및 계량기에서 발생한 고장이 위험한 장소에 미치는 영향을 고려해야 한다.

이로부터 알수 있는바 단순히 계기자체의 폭발방지만을 고려하는것은 부족하다. 설사 계기내부회로를 완전무결하게 설계하여 본질안전폭발방지의 요구에 도달한다 하더라도 본질안전계기라고 할수 있을뿐 본질안전시스템을 구성해서는 안된다. 절대다수의 자동화계기는 고립된것이 아니다. 전원이 공급되고 신호선이 정보를 전달해야 한다.만약 이런 도선이 비교적 높은 전압을 띠거나 비교적 큰 전류가 있다면 인화성, 폭발성 장소에 일종의 위협이다.설사 정상상태에서의 전압과 전류가 모두 작아 재앙을 초래하기에 부족하더라도 고장상태에서의 여러가지 표현도 고려해야 한다.예를 들어 열전지 자체는 상당히 안전하지만 그 도선과 온도 변송기가 연결되어 있어 온도 변송기가 고장나면 고전압이나 큰 전류가 도선을 거쳐 열전지의 설치 장소로 전달된다.의외의 사고를 방지하기 위하여 온도변송기의 전원은 격리조치를 취하여 공모고압전달을 피면하고 도선에 류저항을 제한하여 단락시 전류가 너무 크지 않도록 해야 한다.차압 변송기의 경우 안전 울타리를 이용해야만 본질적인 안전 시스템을 구성할 수 있다.

총적으로 본질안전계기의 회로는 규정된 시험조건하에서 정상적인 작업이나 고장상태에서 발생하는 열효과와 불꽃은 규정된 폭발성혼합물에 불을 붙일수 없다.본질안전시스템은 물론 본질안전계기로 구성되여야 하지만 이는 충분조건이 아니라 필요조건일뿐 폭발성혼합물에 불을 붙일수 있는 외계의 각종 에네르기가 위험한 장소에 들어가지 않도록 조치를 취해야 한다.