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防爆摄像机产品现状及发展

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    防爆摄像机是为了实现在易燃易爆的现场环境中应用工业电视而发展出来的一种特种摄像机。其最大的不同和最终的目的都是为了防爆破。

    虽然目前防爆摄像机已在石油、化工、煤炭和军事等多个领域得到了比较广泛的应用,但由于其本身特性决定了只能在一些特殊的区域应用及工艺设计专业性要求较高,因此,大部分人对防爆摄像机的了解仍停留在浅层认识。因此,本期的产品专题以防爆摄像机“当家”,将主要向大家介绍一下有关防爆摄像机的基础知识,包括工艺设计原理、如何选购合适的防爆产品等,同时还附上防爆摄像机在石油管线上的应用一例,及相关厂家名录和产品精选,大家可不要错过哦!

防爆摄像机——监控设备中的“特种兵”
    防爆摄像机顾名思义就是依靠其特殊的工艺使其能够在易燃易爆环境中应用。近年来,随着防爆摄像机技术的日益成熟,其在石油、化工、矿井、军工、医药、轮船、花炮生产等易发生爆炸的产业被广泛使用。

    其实单就防爆摄像机而言,其光电结构与普通摄像机无异,只是它运用了多种防爆措施使之能在特殊环境下正常工作。以目前比较流行的“隔爆型”防爆摄像机为例,它就等于“隔爆防护罩”加上普通摄像机、镜头。这样的话,只要尺寸合适,工程商就可以自由选择内置的摄像机、镜头,成本也降低了。同时对于以后的维护,也方便很多,断电源后即可开盖取出摄像机、镜头。可以说,其重要看点就在于外围厚重的防护罩。

    与一般摄像机相比,防爆摄像机算得上是监控领域中前端设备的“特种兵”。这个“特”,表现在其“好几万”的身价;表现在其坚固不比的“外衣”;表现在其的“临危(危险场所)不惧”……特殊、危险的应用领域,不为大家所熟悉、了解,注定了防爆摄像机身上的神秘色彩。

    于是,在采访中,出现了一些有趣的现象:有受访者将“防爆”解读成“防暴”,硬生生地把这个“特种兵”给降级了(后者为通过对结构和材质上的设计以防止破坏性损坏的抗暴力产品,不具备在防爆环境工作的能力)。因为涉及严格的工艺设计,使得大众主流厂家被挡在门外,留待专业的厂家关起门来分享这块特殊的稳定市场,其他摄像机种的“大众气质”无疑令防爆摄像机“孤芳自赏”并稍带边缘化;甚至其独特的工艺制造,让工程商们也难以了解其全貌。以下,我们透过几个关键词尝试解读一下。

KEY WORD1:防爆形式
    混合物爆炸需要同时具备三个条件才可能发生 :第一,必须存在爆炸性物质或可燃性物质;第二,要有助燃性物质,主要是空气中的氧气 ;第三,就是还要存在引燃源(如火花、电弧和危险温度等),它提供点燃混合物所必需的能量。只有这三个条件同时存在,才有发生爆炸的可能性,其中任何一个条件不具备,就不会产生燃烧和爆炸。因此,采取适当的措施,使三个条件不同时具备即可达到防止爆炸的目的。于是,人们采取了多种防爆技术,防止造成爆炸的危险性因素及环境形成。

    据了解,防爆摄像机在实现原理上有很多种不同的类型,如隔爆型、本安型、正压型、填充型以及气密型等等。综合各项性能以及制造、维护成本考虑,目前国内外市场上大多数防爆摄像机均采用隔爆型或本安型,又或者是二者兼之的方式混合实现。
1、 隔爆型(d)
    将电气性设备可能引发环境爆炸的部件全部封闭在一个外壳内(如防爆护罩),其外壳能够承受意外出现的外部可燃气体或混合物进入引发内部爆炸而不损坏,并且不会引发外部可燃性气体或粉尘环境的爆炸或点燃。[nextpage]

    隔爆外壳存在间隙,因电气设备呼吸作用和气体渗透作用,使内部可能存在爆炸性气体混合物,当其发生爆炸时,外壳可以承受产生的爆炸压力而不损坏,同时外壳结构间隙可冷却火焰、降低火焰传播速度或终止加速链,使火焰或危险的火焰生成物不能穿越 隔爆间隙点燃外部爆炸性环境,从而达到隔爆目的。

2、 本安型(i)
    设备内部的所有电路都是由在标准规定条件(包括正常工作和规定的故障条件)下,产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的本质安全电路。

3、 正压型(p)
    通过保持设备外壳内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境压力的措施来达到安全的电气设备。

    正压设备保护型式可利用不同方法。一种方法是在系统内部保护静态正压,而另一种方法是保持持续的空气或惰性气体(如氦、氖、氩、氪、氙等)流动,以限制可燃性混合物进入外壳内部。

4、 填充型(q)
    在外壳内充填砂粒或其他规定特性的粉末材料,使之在规定的使用条件下,壳内产生的电弧或高温均不能点燃周围爆炸性气体环境的电气设备。

5、 气密型(h)
    该类防爆设备型式采用气密外壳,即环境中的爆炸性气体混合物不能进入设备外壳内部。气密外壳采用熔化、挤压或胶粘的方法进行密封,这种外壳多半是不可拆卸的,以保证永久气密性。

    还有其他部分防爆形式,如油浸型“o”、浇封型“m”等,市场上较少采用。

KEY WORD2:危险场所分类
    对于安全防范而言,风险等级的划分评定一向是重要议题之一,不容忽视。在防爆领域,“风险”关注得就更多了。

    由于爆炸性混合物普遍存在于煤炭、石油、化工、纺织、粮食加工等行业的生产、加工、 储运等场所,如发生爆炸则危害极大。而当中,不同环境的风险级别又不一样,意味着上的产品也不一样。“防爆产品使用环境的差异很大,需要根据现场的环境参数进行选择。”常州盛和电子有限公司副总经理张玮说。Pelco上海代表处销售助理经理傅瑛也表示,以爆炸性气体环境中的IIB类与IIC类为例,后者的级别就要比前者要高,在相关项目中(如石油开采),具体开采的气体及摄像机安装位置离危险中心距离的远近等,都影响着该上哪一风险等级的产品。

    据了解,为了使应用于某一类爆炸危险场所的防爆电子设备的选型和安装具有足够的安全性和良好的经济性,对危险场所进行分类是非常必要的。常州盛和张玮介绍说,危险性大的场所应该尽可能使用安全性能高的设备,反之,对于危险性稍小的场所,则可选择安全性稍低、价格相对便宜的防爆设备。而根据国际电工委员会(IEC)制定的关于危险环境的划分中明确规定,可分爆炸性粉尘环境(I类环境)和爆炸性气体环境(II类环境)。其中,I类环境可分为20区、21区和22区;II类环境则将爆炸性气体分为A、B、C三个组别。

    因此,我们若看到一款产品,上面写着的防爆标志“II 2 G Ex d IIC,T5”则表示该电气设备可用于存在易燃性气体的场所,采用隔爆型防爆形式,可适应氢及乙炔等气体,表面最高温度100℃。凡是符合以上条件的环境均可使用该产品。

    对于防爆设备来说,安全性永远是第一位的。安全性能一个是体现在设备本身的安全等级,另一个则是体现在设备的安装方面。防爆设备在出厂之前都是应该经过独立的抗爆抗压测试的,以此来保证产品的安全性能。据了解,欧洲的ATEX认证属于防爆系统的权威认证,比如Siemens-Bewator的PHOENIX系列的所有防爆设备都是经过ATEX认证的,尤其对于使用在IIC气体组中的防爆设备,完全由工厂预装配好,并经由ATEX认证,质量关卡严谨,真正的做到了高安全系数。而对于防爆系统的安装一定要由有资格的专业人士进行指导操作,以免带来安全隐患。[nextpage]

KEY WORD 3:防爆材质
    除了严谨的结构性设计外,防护罩的材质也是一大问题。因为没有足够坚固的材质就无法抵挡爆炸的瞬间冲击力,也就无法在爆炸前或爆炸后取得事发的第一手资料。

    据了解,目前市场上防爆材质也由早先的铸铝结构发展到不锈钢材质,以提供更高的防水、防腐蚀能力(达到IP66及NEMA 4X)。现在则以不锈钢和铝合金共存的局面为主(其优缺点详见以下附表),如PELCO ExSite系统就采用了316L不锈钢外制造的;而VIDEOTEC则采用高厚度的特级防锈铝合金制造,在坚固度上虽不及316L不锈钢但其艺术性的结构和工艺使得其整体性能得到了最大限度的彰显。笔者在某专业网站的“产品推介”一栏中作了个小小的统计,在五款产品中,其中四款使用的材质是不锈钢,而另外一款是鋁合金。

    盛和电子张玮认为,防爆摄像机的应用环境千差万别,有些环境可能存在对设备本体的腐蚀性侵害,因此在工程应用时要根据实际情况选择产品的材质。通常防爆摄像机所用材质主要有316L、316、304不锈钢、Q235碳钢及各种铝合金:316L、316、304不锈钢可在酸、碱防爆环境中使用;Q235碳钢经表面防腐及喷涂处理后可在酸、碱相对较弱的防爆环境中使用;铝合金材质产品的应用需要则更加要符合现场的使用条件。建腾创达公司王国强介绍说,现在防爆摄像机的防护外罩主要是以抗爆炸压力和冲击的高强度不锈钢制成,它拥有高超的抗腐蚀性能,能够在以上特殊环境中防爆。一般防爆摄像机都采用304不锈钢制作外罩,当然,也会根据客户实际需要订制316不锈钢(316不锈钢是被用于长期在海水中浸泡的环境下的)。

KEY WORD 4:一体化、智能化
    在采访中,我们也了解到防爆摄像机的整机重量是“比较惊人”的,多为几十公斤重。这毫无疑问是防爆摄像机当下的最大“死穴”。深圳市德骏实业有限公司市场部经理王五平指出,“在确保安全的前提下,如何降低整机重量,提高安装便捷性能也是防爆摄像机应用中遇到的重要问题。”他继续补充道,“听说部分国内厂家陆续推出重量在10公斤以内的防爆摄像机,这是好事情。不过也希望厂家在降低整机重量的同时保持产品应有的安全性能和素质。”

    据了解,目前应用的防爆摄像机多采用传统分体式结构──防爆防护罩及防爆云台(一般为重载恒速云台)将摄像机镜头保护起来,同时配置防爆解码器(或将室外解码器置于防爆箱内)。选型时,着重考虑防护罩及云台的防爆及防护等级。但这种“镜头+摄像机+防爆防护罩+防爆云台+防爆解码器”的结构面临最大的一个问题就是体积庞大笨重,安装调试不便,设备稳定性及安全性有限。

    对此,pelco上海代表处傅瑛认为,一体化防爆摄像机的问世,可以解决以上分体式结构存在的不足。一体化防爆摄像机所有部件高度集成于一体,小巧美观、安装简便、无需调试。而对安装于危险环境的摄像机,其安装调试是否便捷,将直接影响到维护人员在危险环境中的作业时间。据悉,一体化防爆摄像机的“一体化”特性,并且通常采用316L全不锈钢材质,其防爆等级一般能达到E x d IIC T5,防护等级达到IP66、NEMA 4X,使设备安全性相比传统防爆摄像机有了比较大的提高。同时,在速度、功能、外型及安装等方面的重大突破,使其在应用上进一步扩阔。由于各部件完全一体化,防爆摄像机可史无前例地如快球般具备高倍数字变焦、无级变速360°旋转、预置位、轮巡等编程功能及本地报警/继电器联动等功能。可以预见,随着技术的发展,未来防爆摄像机在进一步完善防爆防护技术及稳定性的同时,追求设备的轻便化、减免安装调试及部分智能化功能。

    另外,由于防爆摄像机特殊的构造和一定的密封性能要求,决定了其内部电气性设备的散热问题成为影响摄像机使用寿命和稳定性的一大因素。据德骏王五平介绍,目前解决防爆摄像机内部散热问题的通常做法是采用内置风扇,通过加速空气对流来降低内部温度,但实际上作用不是特别大。从技术层面考虑,采用低功耗电气设备和高散热性能的护罩是个有效途径,但现况也不是很令人满意。[nextpage]

KEY WORD 5:市场规范
    目前,防爆摄像机主要应用于石油石化、化工业、制造业、重工业、海事等相关行业。西门子楼宇科技安防产品事业部产品经理邓刚认为,比较国产和进口防爆设备可以看到,国产的设备相对价格低,工艺稍差;进口的设备性能好,价格高,认证的标准也都是国际上的标准。因此,从安全角度考量,在国家的一些重点项目中,多数采用的还是进口设备。不过,也有业内人士指出,以常州裕华和北京某厂家领头的国内防爆设备制造企业今年以来取得了不错的市场份额和技术革新,正逐步拉近与国外知名品牌的产品差距。

    而在全部的摄像机种中,防爆摄像机可谓是“身娇肉贵”。据悉一套完整的pelco防爆系统价格大概在5-10万之间,而VIDEOTEC品牌一套防爆设备也要5万多块。但因为防爆摄像机的专业性及一般在特殊的领域中应用,因此业内人士透露目前的市场规模大小“并不好猜”,同时市场透明度也有提升空间。

    据采访反馈的信息显示,目前的防爆摄像机市场尚处在初级市场的阶段,相关的市场规范和导向等仍需要进一步完善。建腾创达公司王国强指出,由于目前应用的越来越广泛,引得很多厂家一窝蜂生产防爆摄像机,造成了防爆摄像机市场鱼龙混杂。一些厂家对电气性能不重视,产品设计不完善,甚至于在产品说明上草草了事,造成用户选购的困扰。实际上,由于应用的特殊性,防爆摄像机生产质量关系重大。用户在选购时一定要选择正规的厂家,而不是光注重价格因素,毕竟,不合格的产品最终造成的损失比防爆摄像机本身的价值要来的大的多。南通三阳公司业务经理顾建明表示,目前有关法律、法规体系还尚待完善,产业发展缺少系统的规划与协调管理,市场条块分割、垄断等现象仍然存在,这些都妨碍了市场的健康发展。

    另外,盛和电子张玮指出,目前防爆摄像机类产品的生产企业虽然也不少,但各家的产品基本雷同,没有很鲜明的特色,大多企业的产品属于在低技术层面,进行低质量上的不断复制,其实是换汤不换药,没有技术性能及防爆要求上的提高。他指出,要解决目前的状况需要设备制造企业和使用单位的共同努力,开发各种新的应用技术,提高技术含量。

未来
    目前,全社会都在宣传安全生产,在高危行业,安全更是重中之重。这对整个安防产业而言,无疑是利好的消息,当中自然也包括了防爆摄像机。我们有理由相信,防爆摄像机的发展绝不是昙花一现,它将会越来越繁荣,朝更智能、更小巧的方向走下去……

防爆摄像机简析
    提及防爆摄像机,相信业内人士都已不再陌生。我国是重工业大国,随着近年来国家持续加大对高危险环境生产行业的规范管理以及监管力度,为工业级防爆监控的迅速普及起了推波助澜的作用。

    目前市场上针对高危险环境(易燃、易爆、高温、高腐蚀)的电视监控系统的产品已经非常之多,大家耳熟能详且比较成熟的国内品牌有常州裕华、北京普安等,国外知名品牌有VIDEOTEC、PELCO、BEWATOR、VICON等。

    有关防爆摄像机应用方面的论述已经相当完备。作为温故知新,我们今天将着重就防爆摄像机的选购和安装注意事项做个简短的探讨和经验交流。

关于防爆摄像机
    首先,需要澄清一些业内朋友对防爆摄像机概念的认知:
    1、防爆摄像机不是单指具有防爆能力的摄像机,而是泛指具有防爆能力的监控设备,包括防爆护罩、防爆云台、防爆摄像机及镜头、防爆解码器等电视监控设备。本文主要讨论的对象是隔爆型监控的关键部件——防爆护罩。 [nextpage]

    2、防“暴”产品与防“爆”产品,“暴”与“爆”同音不同义。前者为通过对结构和材质上的设计以防止破坏性损坏的抗暴力产品,但不具备在防爆环境的工作能力;后者则是针对易爆环境开发的,除本身结构严谨、材料坚固,具有防破坏特点外,还能有效阻隔外壳内外电气火花引起的爆炸影响的产品。

    3、IP防水等级不等同于防爆等级。防爆等级的测定和实测数据的获得有着严格的检验程序,不是单纯具有高IP防水等级就一定具有高等级的防爆能力。当然,也不能排除防爆产品对IP防水等级的要求,尤其在户外应用中更显得重要。一般情况下,防水等级在IP65以上为佳。

防爆摄像机的防爆类型
    防爆摄像机的理论研究与工业发展经历了若干阶段,在实现原理上也有很多种不同的类型,如隔爆型、本安型、正压型、填充型以及气密型等等。综合各项性能以及制造、维护成本考虑,目前国内外市场上大多数防爆摄像机均采用隔爆型或本安型又或者是二者兼之的方式混合实现。

本安型
    其特征是设备内部的所有电路都是由在标准规定条件(包括正常工作和规定的故障条件)下,产生的任何电火花或任何热效应都不会点燃规定的爆炸性气体的本质上安全的电路。

隔爆型
    其特征是将电气性设备可能引发环境爆炸的部件全部封闭在一个外壳内(如防爆护罩),其外壳能够承受意外出现的外部可燃气体或混合物进入引发内部爆炸而不损坏,并且不会引发外部可燃性气体或粉尘环境的爆炸或点燃。

    同时,隔爆外壳可以承受产生的爆炸压力而不损坏,其结构间隙可冷却火焰、降低火焰传播速度或终止加速链,使火焰或危险的火焰生成物不能穿越隔爆间隙点燃外部爆炸性环境,从而达到隔爆目的。

易燃易爆环境以及爆炸物质的分类
    在选用合适的防爆摄像机前,我们须对危险区域的气体(粉尘)成分、颗粒、温度(T1-T6)以及安全间隙等参数做出客观的检测评估以便选用最合适的产品。

    针对易燃易爆环境以及爆炸物质的分类,我们将其分成III类:
I类:矿井甲烷。在煤矿用(矿用防爆):本质安全型,其防爆标志为ExibⅠ;隔爆型,其防爆标志为ExdⅠ。
II类:爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾)。在化工、油田、油罐、石化、炼油、军工、航天等工厂用(气体防爆):常用隔爆型,其防爆标志为ExdⅡA、ⅡB、ⅡC。
III类:爆炸性粉尘(纤维或飞絮物)。在粮食加工厂、粮库等粉尘环境中用:一般采用粉尘防爆型电器设备,其防爆标志为Ex DIP.DT.T13。

    同时,防爆产品自身的素质也是备受用户关注的。毕竟所应用的环境如果真的发生事故那将是灾难性的。不容小视!

如何评估防爆产品的性能
通常我们对防爆产品的性能评估会从以下几个方面考量:
    1、材质:市场上多以不锈钢和铝合金居多。其中不锈钢的耐腐蚀与抗冲击力是其最大的优点,而铝合金良好的可塑性使得防爆产品的整体制造工艺可以获得最大程度的发挥,在成本和结构上也占尽上风。

    2、构造工艺:良好的构造工艺能有效防止设备自身成为引爆源,同时能更有效阻止外部火焰穿越壳体间隙并降低火焰温度。尤其是在有云台或附属设备运作的同时,线路的走向、接合面的处理、便捷的安装以及小到螺纹方面的紧固都是当今设计师探索的方向。在这方面,有着艺术品之称的VIDEOTEC防爆产品给业界绝对有眼前一亮之感觉。

    3、防爆等级及认证:不同的环境可选用不同等级的产品。选用等级为等于或大于适用等级。

    4、IP防水等级:一般要求防水等级不低于IP65。

    5、附加功能:如预置位、自动吹风机及空气过滤器、加热器以及玻璃保护器…等等。

选择产品注意事项 
1、所选产品的安全防护等级应能满足应用场所中多个防护指标中最高的指标,并符合防爆类型和隔爆类型的级别和组别;
2、部分应用环境腐蚀严重,应选择不锈钢材质的防爆摄像机或者采取表层特级防锈耐腐蚀处理的防爆摄像机;
3、所用产品配件齐全,无外观性损坏;
4、在室外使用的防爆摄像机应具备较强的IP防水指标;
5、国内防爆监控产品均具有统一格式的标牌和标志。标牌内容除产品型号、规格、制造厂名称、出厂日期或出厂编号之外,有“Ex”标志、防爆标志和防爆合格证编号。矿用防爆电气产品要有“Ex”标志、“MA”标志、防爆标志和防爆合格证编号、MA煤矿安全标志准用证编号;
6、由国外进口的防爆电气产品必须经过我国防爆质检机构检验认可;
7、仔细辨别假冒伪劣产品。主要表现为标牌上无防爆合格证号、伪造防爆合格证号、无生产厂家、做工粗糙。

结语
    国内防爆设备制造商的不断加入使中国防爆产业链日趋完善。新产品、新技术将会在经后的几年中不断涌现。我们将拭目以待!

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