2011年7月25日星期一

‧ 防爆攝影機原理和種類概述

安防監控網原創

  在安防界,有兩種類型的攝影機往往讓人容易混淆,那就是防影攝影機和防暴攝影機。在本文開始之前,筆者覺得有必要先澄清一下兩者的概念。

  所謂防爆攝影機,顧名思義,也就是防止爆炸。在現實生活中,石油、化工、煤炭和科研、軍事等許多工業企業或研究部門,在實驗、生產、加工、運輸和貯存的各過程中,經常可能洩漏和溢散出各種各樣的易燃、易爆氣體、液體和各種粉塵及纖維,這類物質與空氣混合後,將變成易發生爆炸危險的混合物,它周圍的場所也成了程度不同的爆炸危險場所。由於現場條件等因素,爆炸危險的混合物濃度可能不斷升高。當易爆物的濃度達到爆炸的臨界點,一旦出現引爆源—電火花、電弧及高溫便會產生爆炸、火災等嚴重事故,造成人員傷亡和財產損失。為了實現在易燃易爆的現場環境中應用工業電視監控,防爆攝影機便應運而生。
▲現實生活中,防爆攝影機的使用場所很多,包括石油、化工、煤炭等行業,圖為某地輸油管道爆炸
  與防爆攝影機不同,防暴攝影機又稱高安全性攝影機、抗衝擊攝影機、抗打擊攝影機、防破壞型攝影機,防暴攝影機就是在外來暴力打擊下仍然可以保證部件正常工作的攝影機,特點就是其外殼具有很強的抗衝擊能力並且具有相當防拆能力。對兩種類型的攝影機作了概念上的區分之後,下面進入正題,也就是圍繞防爆攝影機展開。

防爆攝影機的原理
  就防爆攝影機本身而言,光電結構和普通的工業攝影機並無本質上的差異。其特徵在於使用一種或一種以上的防爆型式對工業攝影機進行處理,使之能夠在易燃易爆的現場環境中應用。

  早期的防爆攝影機以本質安全型和正壓型為主。本質安全型防爆攝影機的特點在於對攝影機的電路進行本質安全處理,電氣之線路輸出或輸入均被設計控制在不足以產生使氫氣發生引火爆炸的能量以下,使其在正常工作中不會產生電火花、電弧及高溫,從而避免引爆易爆物質。這種類型的防爆攝影機結構單位成本過高是最大缺點,此外也不利於日後的升級。


正壓型是早期美系防爆攝影機產品的常用結構,使用中維護相當不便,如不精心維護,引爆危險性相當大。此結構目前所見除極少數臺灣廠商仍在製造外,基本已被防爆攝影機行業全面淘汰。
  
  目前防爆攝影機的國際主流方式是隔爆型。其特徵在於將常規的普通攝影機放在特製的外殼內,該外殼具有將殼內電氣部件產生的火花和電弧與殼外爆炸性混合物隔離開的作用,並能承受進入殼內的爆炸性混合物被殼內電氣設備的火花、電弧引爆時所產生的爆炸壓力,而外殼不被破壞;同時能防止殼內爆炸生成物向殼外爆炸性混合物傳爆,不會引起殼外爆炸性混合物燃燒和爆炸。這種具有隔爆外殼的攝影機就是 “隔爆型防爆攝影機”, 而這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”,我們通常叫它“隔爆防護罩”。

  也就是說,隔爆型防爆攝影機等於“隔爆防護罩”+普通攝影機、鏡頭。對於防爆攝影機來說,起防爆作用的主要是防爆外殼,只要尺寸合適,工程商就可以自由選擇內置的攝影機、鏡頭,同時成本也降低了。對於以後的維護,也方便很多,斷電源即可開蓋取出攝影機、鏡頭。這也是隔爆型攝影機目前大受歡迎的原因。

隔爆外殼的種類
  上面說到,起防爆作用的主要是防爆外殼,那麼防爆外殼是用什麼樣的材質做的呢?
  通常來說,隔爆外殼以抗爆炸壓力和衝擊的高強度不銹鋼製成,極其堅固。品質好的產品壁厚在5MM以上,比防彈級別的防暴攝影機有過之而無不及。例如某型號為YHT100A的隔爆防護罩曾在某火箭彈庫房爆炸的情況下倖存下來,不過表面多了幾處傷痕,裡面的攝影機、鏡頭接好電源線後仍能正常工作。

  之前,也有人採用鋁制外殼來製造隔爆防護衣,但是效果並不太理想,特別是鋁製品的抗腐蝕性能較差。而很多情況下,不銹鋼外殼要遠比鋁制外殼優越,特別是火災情況下的生存能力要遠遠好的多,同樣是上面型號的隔爆防護罩,在某庫區火災中,除了外部線纜被燒毀,殼體表面蓋上一層黑黑的燃燒後的油污外,裡面的攝影機、鏡頭居然沒有受到損壞。

  此外,還有氣密型隔爆外殼,但是這種氣密型外殼是不可隨意拆卸的,以保證永久氣密性。如拆卸,則密封後必須重新做氣密實驗。這類氣密型防爆防護罩即便出廠時即安裝好攝影機並做好氣密實驗,以後的維護也是要打開外殼的,永久氣密性根本無法保證,非常危險。

  關於防爆攝影機適應環境的問題,採用“隔爆外殼”的防爆攝影機所適應的環境溫度取決於內置攝影機、鏡頭本身的技術參數。在強陽光下,利用遮陽罩可以有效的降低防爆攝影機的溫升,平均可以在6℃以上。如果冬季嚴寒,內部可以加裝加熱器件。由於防爆攝影機本身殼體的密封特性,風扇除了可以加速空氣對流,對降低腔體內部溫度沒有什麼明顯的説明。同樣是由於密封的關係,如果在隔爆型防爆攝影機內置半導體製冷器件,由於熱端散熱不良,反而熱量極易回流,需要製冷卻造成加熱效應。

防爆攝影機類型
  儘管石油、化工、煤炭等行業都有發生爆炸的可能性,然而並不是所有的爆炸環境都是一樣的,要選擇合適的防爆攝影機,我們就需要根據現場的不同環境和條件選擇不同的防爆類型、不同的防爆級別和溫度組別,不同的外殼材質的防爆攝影機。

  簡單地說,防爆產品從防爆型式上基本分以下三類:
一、Ⅰ類 礦用甲烷——在煤礦用(礦用防爆):本質安全型,其防爆標誌為Exib;隔爆型,其防爆標誌為ExdⅠ。

二、Ⅱ類 爆炸性混合氣體——在化工、油田、油罐、石化、煉油、軍工、航太等工廠用(氣體防爆):常用隔爆型,其防爆標誌為ExdA、ⅡB、ⅡC

  注:產品技術標準GB 3836.22000,爆炸性氣體環境用電氣設備 第二部分:隔爆型“d”這是最常見的情況,以下非特指均為氣體防爆類隔爆型

  三、Ⅲ類 爆炸性粉塵和纖維——在糧食加工廠、糧庫等粉塵環境中用:一般採用粉塵防爆型電器設備,其防爆標誌為Ex DIP.DT.T13

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