重度腐蝕環(huán)境下智能卡件的防護
文章出處:http://m.compasssalessolutions.com 作者:張志軍 張志遠 人氣: 發(fā)表時間:2011年10月07日
粘膠短纖在生產中易燃、易爆、腐蝕性氣體多、有害氣體排放量大,對周圍環(huán)境影響很大,尤其對于DCS 控制室、MCC室內的電器元件。目前,國內粘膠短纖行業(yè)使用的DCS 系統(tǒng)控制器,一般采用電器柜柜內安裝,柜頂部加風扇降溫的形式,但有時由于粘膠短纖行業(yè)中排風系統(tǒng)不完善,導致DCS 控制室空氣中含有近10mg/m3 硫化氫,侵蝕智能卡件,縮短其使用壽命。
一、環(huán)境對智能卡件的影響
由大規(guī)模集成電路、各種晶體管、CMOS 器件構成智能卡件,工作環(huán)境要求較為苛刻。大多智能卡件電路板采用貼模技術制作,考慮到散熱和普通應用場合,表面僅是一般抗腐蝕性防護。而在空氣中含有較高濃度硫化氫、二硫化碳的環(huán)境下,電路板中的銅制元件、線路與硫化氫反應,生成大量硫化亞銅,使集成電路線路短路、斷路或阻值發(fā)生變化,是造成智能卡件高故障率的根源。
溫度偏高,易使機器散熱不暢,工作參數(shù)產生漂移,影響電路的穩(wěn)定性和可靠性,嚴重時造成元器件的擊穿損壞??諝獾某睗?,易引起設備的金屬部件和插接件管部件產生銹蝕,引起電路板、插接件和布線的絕緣降低,嚴重時可造成電路短路。
卡件本身熱量和周圍環(huán)境溫度過高、環(huán)境濕度過大,不僅直接造成卡件故障,同時加速具有氧化性的硫化氫氣體對于卡件的腐蝕,這樣一個惡性循環(huán),也是造成卡件易損壞、高故障率的原因。
二、智能卡件的防護系統(tǒng)
依據(jù)有關規(guī)范和運行經驗,一般智能卡件溫度控制在18~25℃,濕度40%~60%較為適宜。而現(xiàn)場實際環(huán)境溫度10~35℃,濕度有時達到85%,環(huán)境硫化氫腐蝕氣體濃度較高。為了改善環(huán)境條件,穩(wěn)定運行,如改造整體空調系統(tǒng),則成本較高;如使用專用防腐卡件,因卡件制造廠家實際技術、用戶財力限制等,初期投資增大2~3 倍;如使密封箱隔離腐蝕性氣體,有時智能卡件箱內溫度較高,箱體內外熱量交換效率低,多余熱量無法排出。經多次試驗,從清除腐蝕性氣體,溫度、濕度,智能卡件散熱,穩(wěn)定運行等綜合性考慮,研發(fā)了一種智能卡件的防護系統(tǒng)。
1.智能卡件防護系統(tǒng)結構及功能(圖1)
(1)電氣保護箱體部分。電氣保護箱體采用304 不銹鋼材料制作,厚度為1.5~2mm,要求防護等級達到IP65 標準,箱體內外不噴漆,利于熱量傳導。箱內安裝DCS 系統(tǒng)智能卡件。箱體正面安裝帶透明視窗前端蓋,有利于觀察電氣箱體內控制器等智能卡件的運行狀態(tài)。箱體上部安裝散熱片和強冷風扇(60W),使箱體快速冷卻,加速智能卡件熱量的散發(fā)。箱體內裝有吸收盒,內裝炭粒、硅膠等吸附劑,可吸收箱體內硫化氫等腐蝕氣體和水分。箱體內頂部安裝的PT100 熱電阻用于測量箱內溫度。箱體內還懸掛經過打磨的紫銅銅片,通過觀察其顏色變化,監(jiān)測箱內腐蝕程度。箱體外部側面安裝單向排氣調節(jié)閥,用于箱體內換氣、降溫。
(2)壓縮空氣輸送、凈化、過濾系統(tǒng)。主要由壓縮空氣過濾罐、吸附劑和空氣輸送管組成。壓縮空氣過濾罐內部填裝吸收水分的硅膠和吸收有毒氣體H2S 等的活性炭粒,對壓縮空氣起凈化、過濾作用。壓縮空氣進氣調節(jié)閥與電氣箱箱體外部側面安裝的單向排氣調節(jié)閥配合使用,以利箱體內的換氣,降溫。因使用氣源量不大和氣源的潔凈,用Φ8 四氟氣源管與自控儀表氣源連接。
(3)電氣保護箱體的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。PT100 熱電阻信號,通過智能卡件輸入卡、控制器至上位機,用于顯示溫度曲線和溫度報警。
2.智能卡件防護系統(tǒng)工作原理
(1)腐蝕問題的解決方法。一般情況下在重腐蝕場合,其所提供的壓縮空氣內部也含有硫化氫等腐蝕成分,夏季空氣中濕度高達86%以上,與腐蝕性氣體共同作用下,加速智能卡件腐蝕速度,超標水分和硫化氫等腐蝕成分需經該裝置中的吸收盒、過濾罐過濾裝置去除,以便滿足智能卡件要求。
含有腐蝕性物質硫化氫和水分的壓縮空氣經進氣管進入過濾罐,壓縮空氣首先經過過濾罐內低層的吸水硅膠,吸咐壓縮空氣中的水分,再經過過濾罐的上層專用活性炭粒(專用于吸咐腐蝕性物質H2S 等),去掉壓縮空氣中的H2S,此后潔凈的壓縮空氣經壓縮空氣輸送管進入電氣箱。在環(huán)境溫度較低(低于20℃),箱內溫度達30℃,在智能卡件正常工作范圍以內,箱內部可不加或少量加入壓縮空氣。利用箱內的吸收盒吸收滲入箱內的水氣和H2S,起到空氣凈化的作用,防止卡件氧化腐蝕。
(2)實現(xiàn)溫度控制方法。在箱內底部的風扇(15W)使電氣保護箱內空氣快速流動,智能卡件熱量分布均勻,箱體內壁均勻散熱,箱體上部的散熱片和強冷風扇,使箱體快速冷卻,卡件散發(fā)的熱量快速傳導出去。當箱體內溫度較高時,箱內通入經過過濾的壓縮空氣,進氣量可通過壓縮空氣進氣調節(jié)閥調節(jié),通過單向排氣調節(jié)閥排出多余過熱氣體,降低電氣箱內環(huán)境溫度。通過在箱內加裝溫度傳感器,監(jiān)測箱內溫度,其信號進入被保護的輸入卡,在控制器的上位機中,顯示其曲線,當報警箱內溫度高于40℃時,通過調節(jié)進氣閥和排氣閥,加大箱內進氣和排氣量,使箱內溫度降低到正常值40℃以下。如排氣量較大,可在箱內外增加散熱片,加強散熱。
三、維護保養(yǎng)
在日常維護中,可觀察箱內上部懸掛的經過打磨的紫銅銅片,監(jiān)視箱內腐蝕程度,如銅片變黑,生成硫化亞銅,說明活性炭已失效,盡快更換。同時在滿足卡件環(huán)境溫度的前提下,盡量減少壓縮空氣的通氣量,保持箱內微正壓,延長活性炭和硅膠的使用周期。在卡件日常維修時,打開箱蓋時間盡量縮短,減少腐蝕性氣體侵蝕。
通過試驗運行,有效改善了智能卡件的運行環(huán)境,控制系統(tǒng)運行可靠,智能卡件運行穩(wěn)定,穩(wěn)定了生產,降低了智能卡件的維修費用。
(文/唐山興達化纖股份有限公司 張志軍 張志遠)