Installing a biogas measurement instrument in an explosive atmosphere

Installing any electrical device in a hazardous location with an explosion risk requires special precautions and procedures – and installing an in situ measurement device into a gas pipeline presents its own specific risks and requirements. This blog post examines the practicalities of in situ installation into a boundary zone 0/1 hazardous area in a biogas plant.

知道风险
在处理沼气时，由于其易燃性和可能的​​爆炸风险，高浓度的甲烷是一个明显的关注点。尽管甲烷具有相当狭窄的爆炸性浓度范围，但爆炸性较低（LEL）为4.4 vol-％，高爆炸性极限（UEL）为16.5 vol-％，但沼气的安装仍然被归类为一种爆炸性的氛围（ATEX，欧盟）或危险地点（Hazloc，US）以及适当的规则和法规。

其他值得考虑的风险是存在硫化氢，即使在低浓度下也是有毒的，并且不存在氧气，氧气可能会在狭窄的空间中呈现窒息的风险。在在这种类型的环境中安装仪器时，必须戴上甲烷，硫化氢和氧气水平的个人燃气警报。在开始工作之前，提前计划并准备风险评估文件也很重要。

Choosing the right process connection
需要尽早回答的最大问题之一是将采用哪种过程连接：是否有可以使用的现有球阀或螺纹端口，或者有必要将端口焊接到管道中 - 甚至更换管道的法兰部分带有一个新部分，其中包含所需的采样端口？

这VaisalaMGP261 biogas measurement instrument配备有1.5英寸的NPT螺纹，探头直径为40毫米，插入深度为209毫米。它可以通过1½英寸和40毫米的名义大小的球阀插入，但前提是阀门是一个全孔设计，并且阀门和主管道之间的关节不超过40毫米。确认这一点的唯一方法是打开阀门以检查尺寸。较大的阀门（例如2英寸或50毫米）可以与螺纹适配器一起使用至1½英寸的NPT，并且通常是一个不错的选择，因为探针可以更容易拟合。

过程连接并不总是清楚地标记，并且可能难以识别确切的线程类型。在这种情况下，最好使用卡尺测量线的直径和可能的锥度，以及螺纹螺距量规来确定线程类型。MGP261用塑料1½英寸的NPT塞运输，可用作线程识别辅助设备。

如果没有可用或想要的球阀，例如由于成本考虑因素，将焊接到管道上的简单螺纹插座是一个有效的解决方案。短50毫米管用于调节沼气探针的位置，以使其尖端在管道直径的三分之一至三分之二之间。除了主要的探针采样端口外，还需要一个压力发射机工艺连接，通常在¼至½英寸范围内取决于所使用的压力发射机。

直接安装过程
Regardless of the process connection chosen, the section of gas pipeline must be purged before installation can begin. This is relatively straightforward if the selected measuring location is next to a device that can be bypassed, like a gas drying system or an active carbon filter; in other cases the installation must take place in conjunction with other major maintenance work when the process is not running. After purging the pipeline with nitrogen or air and using a gas alarm to ensure that the area is safe to work in, installing the probe is straightforward.

按照以下简单的指南，通过将PTFE密封胶包裹在线上来准备探针：
•将胶带平行于线程
•不要在线程的过程侧留下悬挂的“尾巴”
•根据其厚度仅使用两三层胶带
•一旦开始拧紧螺纹，就不会逆转方向。

在NPT线程接口中，连接拧紧后，某些雄性线可以保持可见。有关正确安装NPT线程设备的进一步指导，see this blog post by Swagelok。

确保安全连接
在沼气管道中安装探针后，下一个任务是连接电源和信号电缆。这VaisalaMGP261 biogas measurement instrumenthas three cable metric thread entries: one 16 mm and two 20 mm. The MGP261 can be configured in a variety of ways, with a choice of 4-20 mA or Modbus/RTU for both signal output and pressure signal input; depending on the configuration chosen, one or more of the cable entries may not be needed.

这smaller entry is primarily meant for 4-20 mA input from an Ex i (intrinsically safe) pressure transmitter and it leads to the intrinsically safe side of the connector box, which is isolated with a partition wall. Because the MGP261 contains an Ex i isolation transformer it is possible to directly connect an Ex i device to the probe. The two larger cable entries lead to the other side of the partition wall, where 4-20 mA analog output signals for methane, carbon dioxide, and water vapor are available in Ex e (enhanced safety) terminals together with RS485 (MODBUS/RTU) and 24 VDC power terminals.

Choose cable glands with Ex-approval, including strain relief and impact protection, and the correct cable diameter for the cables you are using. Some Ex-approved cable glands have an X in the approval code, meaning they are limited regarding strain relief and/or impact protection. If you are using this sort of cable gland, the cable must be secured to a cable tray or similar structure on the outside of the cable gland and appropriate impact protection must be built.

应特别注意保护地球和信号接地连接，并应在潜在的均衡导轨上终止电缆盾牌，如MGP261安装和安全指南所示。测量潜在的均衡导轨与MGP261底盘上的接地螺钉之间的电阻；电阻必须小于1欧姆，并且必须记录测试作为安装报告的一部分。这一点尤其重要，因为MGP261包含EX标记中代码[IA]所示的本质安全压力表的EX I屏障，并且对本质上安全的设备的保护取决于高质量的潜在均衡。

我们建议在沼气过程中安装仪器时使用经验丰富的仪表积分器。

访问产品页面以了解有关VAISALA的3英寸1甲烷，二氧化碳和湿度​​探针MGP261，用于沼气质量的智能控制。