2024年5月27日发(作者：文小夏)

离心机氮气保护系统的设计理念(总

3页)

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离心机氮气保护系统的设计理念

摘要：

离心机在国民经济许多领域如化工、制药等行业中应用极广，这些行业大

多对离心机具有防爆等保护措施要求。介绍离心机在这些工业应用中，一种有

效的保障安全生产的结合应用数字测氧仪的氮气保护防爆系统设计。

中图分类号：+5文献标识码：B文章编号：1005-8265（2009）01-0031-031

1.前言

离心机在国民经济许多领域如化工、制药等行业中应用极广，其仍是当前

化工中间体、医药原料药等生产工艺中固液分离的主要设备。由于这些行业离

心机所应用的场合、工艺、介质的物理和化学性质的不同，对离心机也有不同

的要求，比如，材质要求、结构要求、防腐要求、防爆要求等。

本文主要介绍离心机在化工、制药工业应用中一种有效的保障安全生产的

结合应用数字测氧仪的氮气保护防爆系统设计。

2.防爆要求

我们知道，产生爆炸的三个要素为温度、火源、氧气，防止产生化学性爆

炸的三个基本条件的同时存在，是预防可燃物质化学性爆炸的基本理论。换句

话说，防止可燃物质化学性爆炸全部技术措施的实质，就是制止化学性爆炸三

个基本条件的同时存在。其中：(1)温度，对于具体的某一介质，无论是液相还

是气相，在进行工艺设计时应考虑离心机工作温度，这主要取决于工艺条件，

在此不作详析；(2)火源，在离心机设计时，对于运动件应用足够的安全空间，

以消除可能产生的机械摩擦和撞击，同时，机器必须有消除静电的措施。对于

制动装置，不得采用机械摩擦式制动装置，一般均采用电器能耗制动的形式

（非接触式制动，缺点是制动时间要比接触式要长一点，尤其是在满载时转动

惯量较大的情况下更是如此）。另外，对于传动带，则选用防静电带，以消除

或减少静电产生的可能；(3)氧气，一般采用惰性气体保护，通过向离心机内部

充入氮气置换里面的空气，从而使氧气浓度维持在安全范围之内。

3.防爆措施

目前普遍采用的离心机的氮气保护，实际上只是在机壳上设置了一个氮气

进气管，一个氮气出气管，离心机在工作时，对内腔中充入氮气。至于氮气浓

度能否达到安全范围则没有定量的控制，因此，其氮气保护的可靠性很差。一

种改进的氮气保护系统设计中设置在线氧气检测装置和压力变送传感器，对运

行过程中的离心机内腔的氧气浓度进行检测，实行定量的控制，控制其氧气含

量在安全范围以内（也即保证机内的氧气浓度在易燃易爆介质的爆炸极限之

外）。

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4.氮气保护防爆系统设计

氮气气源要求

（1）氮气的纯度要求达到防爆要求（纯度达到≥99%）；

（2）氮气压力达到进行压力过滤所要求的压力（如果离心机需要进行压力

过滤）；

（3）氮气须经除湿、除尘处理；要求氮气无水分、无杂质粉尘。如含湿量

高，将影响离心机轴承座内、轴承及电器元件的腐蚀；如含有杂质粉尘将影响

传动效果及电器元件的寿命，并且影响离心机生产产品的杂质含量。含湿量要

求：氮气露点达到-20℃；氮气杂质要求：氮气需要经过1微米过滤器精度；

（4）氮气温度：常温（特殊情况需要加热或冷却）；

（5）氮气中：不含有油气，如含有油气将影响电器元件正常工作；

（6）氮气中不含有H2S、SO2等有害气体，否则测氧仪传感器中毒，影响

氧含量检测。

氮气保护系统设计

氮气动力气源达到上述要求，根据氮气与氧气密度差别，每一处的氮气入

口都设在顶部，而出气口设在底部，这样能够达到密闭腔体内的空气完全置

换，达到防爆要求。由于用户工作现场需要防爆要求，因此离心机及现场控制

柜的使用必须达到防爆要求。为此，针对现场工作防爆要求设计如下氮气保护

系统。氮气保护基本流程是：氮气首先经过氮气过滤器、减压阀，进入现场控

制柜，将控制柜内空气置换出控制柜体然后进入离心机内各个腔体，将离心机

各个腔体内空气置换出，通过氧含量测定仪检测氧气浓度。如氧气浓度满足防

爆要求的浓度，可以启动离心机进行运转。流程图详见图1。

氮气系统主要仪器仪表及设备

（1）氮气过滤器G101、G115：用于滤除气体中水分及油气；可滤除小至

1微米的固态颗粒（w最大残留油分含量），内部自动排液装置，并有液面指

示器。

（2）氧气浓度测定仪：采用数字测氧仪（安装在现场控制柜内达到防爆要

求）。技术参数：工作环境温度：2℃~40℃工作环境湿度：＜85%RH响应时

间：＜30秒氧传感器寿命：一年以上电源：AC220V氧含量测定精度：可以达

到%或ppm级；具有二次输出报警功能，当达到氧含量设定值时，报警并输出

信号控制设备运行。

（3）氮气压力控制：采用压力变送器（防爆型）及显示仪表PIC105。精度

等级：级测量范围：0～3kPa（表压）输出信号：4～20mA电源：AC220V工作

环境温度：-20℃～+120℃相对湿度：0～100%具有二次输出功能，达到压力

上、下限设定值时，报警并输出信号控制设备运行。

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2024年5月27日发(作者：文小夏)

离心机氮气保护系统的设计理念(总

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离心机氮气保护系统的设计理念

摘要：

离心机在国民经济许多领域如化工、制药等行业中应用极广，这些行业大

多对离心机具有防爆等保护措施要求。介绍离心机在这些工业应用中，一种有

效的保障安全生产的结合应用数字测氧仪的氮气保护防爆系统设计。

中图分类号：+5文献标识码：B文章编号：1005-8265（2009）01-0031-031

1.前言

离心机在国民经济许多领域如化工、制药等行业中应用极广，其仍是当前

化工中间体、医药原料药等生产工艺中固液分离的主要设备。由于这些行业离

心机所应用的场合、工艺、介质的物理和化学性质的不同，对离心机也有不同

的要求，比如，材质要求、结构要求、防腐要求、防爆要求等。

本文主要介绍离心机在化工、制药工业应用中一种有效的保障安全生产的

结合应用数字测氧仪的氮气保护防爆系统设计。

2.防爆要求

我们知道，产生爆炸的三个要素为温度、火源、氧气，防止产生化学性爆

炸的三个基本条件的同时存在，是预防可燃物质化学性爆炸的基本理论。换句

话说，防止可燃物质化学性爆炸全部技术措施的实质，就是制止化学性爆炸三

个基本条件的同时存在。其中：(1)温度，对于具体的某一介质，无论是液相还

是气相，在进行工艺设计时应考虑离心机工作温度，这主要取决于工艺条件，

在此不作详析；(2)火源，在离心机设计时，对于运动件应用足够的安全空间，

以消除可能产生的机械摩擦和撞击，同时，机器必须有消除静电的措施。对于

制动装置，不得采用机械摩擦式制动装置，一般均采用电器能耗制动的形式

（非接触式制动，缺点是制动时间要比接触式要长一点，尤其是在满载时转动

惯量较大的情况下更是如此）。另外，对于传动带，则选用防静电带，以消除

或减少静电产生的可能；(3)氧气，一般采用惰性气体保护，通过向离心机内部

充入氮气置换里面的空气，从而使氧气浓度维持在安全范围之内。

3.防爆措施

目前普遍采用的离心机的氮气保护，实际上只是在机壳上设置了一个氮气

进气管，一个氮气出气管，离心机在工作时，对内腔中充入氮气。至于氮气浓

度能否达到安全范围则没有定量的控制，因此，其氮气保护的可靠性很差。一

种改进的氮气保护系统设计中设置在线氧气检测装置和压力变送传感器，对运

行过程中的离心机内腔的氧气浓度进行检测，实行定量的控制，控制其氧气含

量在安全范围以内（也即保证机内的氧气浓度在易燃易爆介质的爆炸极限之

外）。

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4.氮气保护防爆系统设计

氮气气源要求

（1）氮气的纯度要求达到防爆要求（纯度达到≥99%）；

（2）氮气压力达到进行压力过滤所要求的压力（如果离心机需要进行压力

过滤）；

（3）氮气须经除湿、除尘处理；要求氮气无水分、无杂质粉尘。如含湿量

高，将影响离心机轴承座内、轴承及电器元件的腐蚀；如含有杂质粉尘将影响

传动效果及电器元件的寿命，并且影响离心机生产产品的杂质含量。含湿量要

求：氮气露点达到-20℃；氮气杂质要求：氮气需要经过1微米过滤器精度；

（4）氮气温度：常温（特殊情况需要加热或冷却）；

（5）氮气中：不含有油气，如含有油气将影响电器元件正常工作；

（6）氮气中不含有H2S、SO2等有害气体，否则测氧仪传感器中毒，影响

氧含量检测。

氮气保护系统设计

氮气动力气源达到上述要求，根据氮气与氧气密度差别，每一处的氮气入

口都设在顶部，而出气口设在底部，这样能够达到密闭腔体内的空气完全置

换，达到防爆要求。由于用户工作现场需要防爆要求，因此离心机及现场控制

柜的使用必须达到防爆要求。为此，针对现场工作防爆要求设计如下氮气保护

系统。氮气保护基本流程是：氮气首先经过氮气过滤器、减压阀，进入现场控

制柜，将控制柜内空气置换出控制柜体然后进入离心机内各个腔体，将离心机

各个腔体内空气置换出，通过氧含量测定仪检测氧气浓度。如氧气浓度满足防

爆要求的浓度，可以启动离心机进行运转。流程图详见图1。

氮气系统主要仪器仪表及设备

（1）氮气过滤器G101、G115：用于滤除气体中水分及油气；可滤除小至

1微米的固态颗粒（w最大残留油分含量），内部自动排液装置，并有液面指

示器。

（2）氧气浓度测定仪：采用数字测氧仪（安装在现场控制柜内达到防爆要

求）。技术参数：工作环境温度：2℃~40℃工作环境湿度：＜85%RH响应时

间：＜30秒氧传感器寿命：一年以上电源：AC220V氧含量测定精度：可以达

到%或ppm级；具有二次输出报警功能，当达到氧含量设定值时，报警并输出

信号控制设备运行。

（3）氮气压力控制：采用压力变送器（防爆型）及显示仪表PIC105。精度

等级：级测量范围：0～3kPa（表压）输出信号：4～20mA电源：AC220V工作

环境温度：-20℃～+120℃相对湿度：0～100%具有二次输出功能，达到压力

上、下限设定值时，报警并输出信号控制设备运行。

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