重度腐蝕環(huán)境下智能卡件的防護(hù)

文章出處：http://www.luckydriving.com 作者：張志軍 張志遠(yuǎn)   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月07日

    粘膠短纖在生產(chǎn)中易燃、易爆、腐蝕性氣體多、有害氣體排放量大，對(duì)周圍環(huán)境影響很大，尤其對(duì)于DCS 控制室、MCC室內(nèi)的電器元件。目前，國(guó)內(nèi)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(nèi)安裝，柜頂部加風(fēng)扇降溫的形式，但有時(shí)由于粘膠短纖行業(yè)中排風(fēng)系統(tǒng)不完善，導(dǎo)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(duì)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(gòu)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(shù)制作，考慮到散熱和普通應(yīng)用場(chǎng)合，表面僅是一般抗腐蝕性防護(hù)。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(yīng)，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(jī)器散熱不暢，工作參數(shù)產(chǎn)生漂移，影響電路的穩(wěn)定性和可靠性，嚴(yán)重時(shí)造成元器件的擊穿損壞?？諝獾某睗?，易引起設(shè)備的金屬部件和插接件管部件產(chǎn)生銹蝕，引起電路板、插接件和布線的絕緣降低，嚴(yán)重時(shí)可造成電路短路。 

    卡件本身熱量和周圍環(huán)境溫度過(guò)高、環(huán)境濕度過(guò)大，不僅直接造成卡件故障，同時(shí)加速具有氧化性的硫化氫氣體對(duì)于卡件的腐蝕，這樣一個(gè)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(hù)系統(tǒng)

    依據(jù)有關(guān)規(guī)范和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(chǎng)實(shí)際環(huán)境溫度10～35℃,濕度有時(shí)達(dá)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(yùn)行，如改造整體空調(diào)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(shí)際技術(shù)、用戶財(cái)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(shí)智能卡件箱內(nèi)溫度較高，箱體內(nèi)外熱量交換效率低，多余熱量無(wú)法排出。經(jīng)多次試驗(yàn)，從清除腐蝕性氣體，溫度、濕度，智能卡件散熱，穩(wěn)定運(yùn)行等綜合性考慮，研發(fā)了一種智能卡件的防護(hù)系統(tǒng)。

    1.智能卡件防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能（圖1）

    （1）電氣保護(hù)箱體部分。電氣保護(hù)箱體采用304 不銹鋼材料制作，厚度為1.5～2mm，要求防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65 標(biāo)準(zhǔn)，箱體內(nèi)外不噴漆，利于熱量傳導(dǎo)。箱內(nèi)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(nèi)控制器等智能卡件的運(yùn)行狀態(tài)。箱體上部安裝散熱片和強(qiáng)冷風(fēng)扇（60W），使箱體快速冷卻，加速智能卡件熱量的散發(fā)。箱體內(nèi)裝有吸收盒，內(nèi)裝炭粒、硅膠等吸附劑，可吸收箱體內(nèi)硫化氫等腐蝕氣體和水分。箱體內(nèi)頂部安裝的PT100 熱電阻用于測(cè)量箱內(nèi)溫度。箱體內(nèi)還懸掛經(jīng)過(guò)打磨的紫銅銅片，通過(guò)觀察其顏色變化，監(jiān)測(cè)箱內(nèi)腐蝕程度。箱體外部側(cè)面安裝單向排氣調(diào)節(jié)閥，用于箱體內(nèi)換氣、降溫。

    （2）壓縮空氣輸送、凈化、過(guò)濾系統(tǒng)。主要由壓縮空氣過(guò)濾罐、吸附劑和空氣輸送管組成。壓縮空氣過(guò)濾罐內(nèi)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(duì)壓縮空氣起凈化、過(guò)濾作用。壓縮空氣進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥與電氣箱箱體外部側(cè)面安裝的單向排氣調(diào)節(jié)閥配合使用，以利箱體內(nèi)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(hù)箱體的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。PT100 熱電阻信號(hào)，通過(guò)智能卡件輸入卡、控制器至上位機(jī)，用于顯示溫度曲線和溫度報(bào)警。

    2.智能卡件防護(hù)系統(tǒng)工作原理

    （1）腐蝕問(wèn)題的解決方法。一般情況下在重腐蝕場(chǎng)合，其所提供的壓縮空氣內(nèi)部也含有硫化氫等腐蝕成分，夏季空氣中濕度高達(dá)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(biāo)水分和硫化氫等腐蝕成分需經(jīng)該裝置中的吸收盒、過(guò)濾罐過(guò)濾裝置去除，以便滿足智能卡件要求。

    含有腐蝕性物質(zhì)硫化氫和水分的壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入過(guò)濾罐，壓縮空氣首先經(jīng)過(guò)過(guò)濾罐內(nèi)低層的吸水硅膠，吸咐壓縮空氣中的水分，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾罐的上層專用活性炭粒（專用于吸咐腐蝕性物質(zhì)H2S 等），去掉壓縮空氣中的H2S，此后潔凈的壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣輸送管進(jìn)入電氣箱。在環(huán)境溫度較低（低于20℃），箱內(nèi)溫度達(dá)30℃，在智能卡件正常工作范圍以內(nèi)，箱內(nèi)部可不加或少量加入壓縮空氣。利用箱內(nèi)的吸收盒吸收滲入箱內(nèi)的水氣和H2S，起到空氣凈化的作用，防止卡件氧化腐蝕。

    （2）實(shí)現(xiàn)溫度控制方法。在箱內(nèi)底部的風(fēng)扇（15W）使電氣保護(hù)箱內(nèi)空氣快速流動(dòng)，智能卡件熱量分布均勻，箱體內(nèi)壁均勻散熱，箱體上部的散熱片和強(qiáng)冷風(fēng)扇，使箱體快速冷卻，卡件散發(fā)的熱量快速傳導(dǎo)出去。當(dāng)箱體內(nèi)溫度較高時(shí)，箱內(nèi)通入經(jīng)過(guò)過(guò)濾的壓縮空氣，進(jìn)氣量可通過(guò)壓縮空氣進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，通過(guò)單向排氣調(diào)節(jié)閥排出多余過(guò)熱氣體，降低電氣箱內(nèi)環(huán)境溫度。通過(guò)在箱內(nèi)加裝溫度傳感器，監(jiān)測(cè)箱內(nèi)溫度，其信號(hào)進(jìn)入被保護(hù)的輸入卡，在控制器的上位機(jī)中，顯示其曲線，當(dāng)報(bào)警箱內(nèi)溫度高于40℃時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥和排氣閥，加大箱內(nèi)進(jìn)氣和排氣量，使箱內(nèi)溫度降低到正常值40℃以下。如排氣量較大，可在箱內(nèi)外增加散熱片，加強(qiáng)散熱。

    三、維護(hù)保養(yǎng)

    在日常維護(hù)中，可觀察箱內(nèi)上部懸掛的經(jīng)過(guò)打磨的紫銅銅片，監(jiān)視箱內(nèi)腐蝕程度，如銅片變黑，生成硫化亞銅，說(shuō)明活性炭已失效，盡快更換。同時(shí)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(nèi)微正壓，延長(zhǎng)活性炭和硅膠的使用周期。在卡件日常維修時(shí)，打開(kāi)箱蓋時(shí)間盡量縮短，減少腐蝕性氣體侵蝕。
 
    通過(guò)試驗(yàn)運(yùn)行，有效改善了智能卡件的運(yùn)行環(huán)境，控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，智能卡件運(yùn)行穩(wěn)定，穩(wěn)定了生產(chǎn)，降低了智能卡件的維修費(fèi)用。

    (文/唐山興達(dá)化纖股份有限公司 張志軍 張志遠(yuǎn))