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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,1,3.1,防爆安全的基本概念,在生產現場存在各種易燃，易爆氣體或蒸汽，或者存在爆炸性粉塵，易燃纖維。它們與空氣混合，具有爆炸危險，其空間成為具有不同程度的,爆炸危險場所。,第三章 防爆安全柵,在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維狀的易燃物質與空氣混合，點燃后燃燒將在整個范圍內傳播的混和物，稱為,爆炸性混合物,。,含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱為,爆炸性環(huán)境,。,2,一、危險場所的劃分,按國家,1987“,爆炸危險場所電氣安全規(guī)程”將爆炸危險場所分為兩類,5,級。,1.,第一類場所,爆炸性氣體或可燃蒸汽與空

2、氣混合形成爆炸性氣體的場所，按危險程度分為,3,級：,0,級區(qū)域：爆炸性氣體連續(xù)地、短時間頻繁出現、長時間存在；,1,級區(qū)域：爆炸性氣體可能出現；,2,級區(qū)域：僅在不正常情況下偶爾短時間出現。,3,2.,第二類場所,爆炸性粉塵或易燃纖維與空氣混合形成爆炸性混合物的場所,按危險程度分為,2,級：,10,級區(qū)域：爆炸性混合物連續(xù)地、短時間頻繁出現、長時間存在；,11,級區(qū)域：僅在不正常情況下偶爾出現爆炸性混合物。,二、防爆儀表分類、分級和分組,分類：,自動化儀表屬于低壓電氣設備，在危險場所用的自動化儀表要按電氣設備防爆規(guī)程管理。規(guī)程規(guī)定防爆電氣可制成隔爆型、本安型等,10,種結構類型。,4,自動化

3、儀表防爆結構主要有兩種：,隔爆型：標志為“,d”,；,本安型：標志為“,i”,。,隔爆型儀表結構特點：,外殼耐壓（,8,10,）,102Kpa,；,表殼溫升低于爆炸性氣體的自燃溫度；,表殼結合面的縫隙寬度、深度按其容積和氣體級別采取規(guī)定的值。,本安型儀表是指正常狀態(tài)和故障狀態(tài)下，電路及設備產生的火花能量和達到的溫度都不會引起易爆性氣體爆炸的防爆類型?，F代本安防爆概念是指整個自動化系統的防爆性能符合本質安全防爆要求。,5,不同的危險等級對電氣設備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設備屬,類設備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設備屬,類設備；有爆炸性粉塵的工廠用電氣設備屬,類設備。,對于,類電氣設備，電路電

4、壓限制在,30VDC,時，各種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級。,爆炸性混合物的最小引爆電流,級 別,最小引爆電流（,mA）,爆炸性混合物種類,i,120,甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳,70,i,120,乙烯、乙醚、丙烯晴等,i,70,氫、乙炔、二硫化碳、市用煤氣、水煤氣、焦爐煤氣等,6,2,、,安全火花防爆系統,構成安全火花防爆系統的二要素：,在危險現場使用的儀表必須是安全火花防爆儀表（本安儀表）。,現場儀表與危險場所之間的電路連接必須經過安全柵（防爆柵）。,7,3.,本安自動化（安全火花）防爆系統的組成,它包括兩部分：安裝在危險場所（現場）的本安電路；,安裝在非危險場

5、所的非本安電路。,如圖所示。為了防止非本安電路中過大能量進入危險場所的本安電路，兩者之間采用防爆安全柵。使整個系統具有本安防爆性能。,8,4.,本安防爆系統的特點,1,）工作電壓低，工作電流??；,正常工作電壓,24VDC,，工作電流,20mADC,故障電壓,35VDC,，故障電流,35mADC,。,儀表所用的電阻、電感、電容參數，保證在正?；蚬收蠣顟B(tài)所產生的火花能量不足以點燃爆炸性混合物；,2,）危險場所和非危險場所的電路用防爆安全柵隔離；,3,）現場儀表到控制室儀表的連線不得形成大的分布電容和電感；,9,5.,本安型防爆儀表的標志,本安型防爆儀表的標志為“,i”,，按等級分為“,ia”,適用

6、于,0,區(qū)，“,ib”,適用于,1,區(qū)。,標志銘牌上的防爆標志分為四段：,ExABC,其中,Ex:,防爆儀表；,A:,防爆類型，例如,d,、,ia,、,ib,等；,B:,防爆類和級，例如,級、,A,、,B,、,C,等；,C:,儀表外面溫度級別，例如,T1,T6,。,例如防爆儀表標志銘牌上標志為,ExdiaCT6,，指兼有隔爆和本安功能，可在,C,級,T6,組以下級別使用的防爆儀表。,10,3.3,防爆安全柵原理,防爆安全柵按結構分類：齊納安全柵，變壓器隔 離式安全柵。,按用途分類：輸入端用，輸出端用。,一,.,齊納安全柵,11,1.,輸入端用齊納安全柵,1,）配二線制變送器齊納安全柵,其原理電

7、路及系統組成如圖所示。圖中主要由兩部分組成：,齊納柵，變送器,齊納柵包括：電子集成化浮動電源,E,D,，齊納二極管,VD,1,、,VD,2,，電子變阻式限流電路,Z,，快速熔斷器,FU,。,注意：只能用于變送器和電源共地的測量系統，一般是單獨電源供電。,12,2,）雙通道保護的齊納安全柵,13,阻抗匹配問題：,設,R,a,:,負載儀表阻抗，,R,L,=r,1,+r,2,:,傳輸線路阻抗，,R,0,:,變送器元件負載阻抗,R,a,+R,L,+R,B,R,0,式中,R,0,（,E-V,0,）,/0.02,其中：,V,0,變送器無負載工作電壓，例如,12V;,E,：電源電壓，一般,22,26VDC,

8、，按,22V,考慮。,則,R,0,500,一般,R,a,250,，,R,B,130,（,20mA,），,則要求,R,B,R,L,250,這類齊納安全柵僅適用于,V,0,較低的變送器。選用時要特別注意阻抗匹配問題。,輸入端齊納安全柵還有：不接地熱電偶和高內阻二次儀表配用，不接地熱電偶和低內阻二次儀表配用，三線制熱電阻配用，脈沖輸入量，帶電容隔離開關量輸入用等。,14,2.,輸出端用齊納安全柵,齊納安全柵在安全側接調節(jié)器類儀表的輸出。在危險側的負載儀表一般為電氣轉換器或電動閥門定位器。,按調節(jié)器輸出電路形式分為兩種：,發(fā)射極輸出，集電極輸出,（,1,）配發(fā)射極輸出型調節(jié)器的齊納安全柵,15,（,2

9、,）配集電極輸出型調節(jié)器的齊納安全柵,其電路和系統如圖所示。調節(jié)器的兩個輸出端均不接地。需要用雙通道齊納安全柵。安全柵的,1,和,3,（安全側）接調節(jié)器輸出，,2,和,4,接負載（現場危險側），,1,和,3,端出現危險的高電壓分別由兩組安全柵保護。,16,S2000,系列齊納安全柵能與各種現場的一次儀表如：,4,20mA,的壓力、溫度、流量、電信號變送器；電器轉換器、電氣閥門定位器、各類熱電偶、熱電阻、開關量、報警器、脈沖信號等各種特殊儀表，組成本質安全防爆系統，用于現代化工業(yè)的自動化過程控制，廣泛地用于石油化工、冶金、醫(yī)藥、船舶等領域?？上拗莆ｋU能量進入具爆炸性危險氣體環(huán)境的可靠設備。,17

10、,典型用途：,S2003:,開關、變送器、繼電器。,S2004,：報警器、開關、變送器。,S2005,、,S2006,、,S2007,：熱電偶、熱電阻。,S2008:,信號傳輸。,S2009:,電源、信號。,S2014,、,S2015,、,S2016,、,S2017:,交直流供電、信號。,S2022:,電氣閥門、定位器、電氣轉換器。,4,20mA,溫度、壓力、液位、物位變送器。,接線端子序號：非本安端子為,1,、,2,；本安端子為,3,、,4,5,、,6,接地。,18,19,20,安全柵與一次儀表的配套要求,1.,安全柵應安裝在非危險區(qū)；,2.,導流條和機殼絕緣，各導流條之間要用線芯截面積,4

11、mm,以上的銅導線或電纜線相互連接；,3.,使用前請認真核對安全柵的型號、極性和工作電壓；,4.,禁止用兆歐表直接測量安全柵端子之間的絕緣。檢查系統線路時，必須斷開全部安全柵的接線；,5.,安全柵的本安端和非本安端的接線不允許接錯；,6.,一旦安全柵損壞，用戶不得自已修復，應及時更換；,7.,本安防爆系統的基本組合條件為：,U,o,U,I,o,I,C,o,C,p,+C,L,o,L,p,+L,i,其中：,U,o,為最高輸出電壓,;I,o,為最大輸出電流,;C,o,為最大負載電容,;L,o,為最大負載電感,;U,為一次儀表允許的最高輸入電壓,;I,為一次儀表允許的最大輸入電流,;C,為一次儀表的最

12、大內部等效電容,;L,i,為一次儀表的最大內部等效電感,;C,p,為連接導線（或電纜）允許的最大分布電容,;L,p,為連接導線（或電纜）允許的最大分布電感。,21,二、變壓器隔離式安全柵,它分為輸入端用和輸出端用兩種形式。,（一）輸入端用隔離式安全柵,DC,22,它的作用：為二線制變送器提供直流電源電壓,24VDC,，用,實線表示，將來自變送器的,4,20mA,電流信號轉換為與之電氣,隔離的,4,20mA,（或,1,5V,）,DC,的電信號，用虛線表示。,1.,信號傳輸通道,2.,能量傳輸通道,23,（二）輸出端用隔離式安全柵,其作用是將來自安全場所電流信號（,4,20mA,）轉換為電氣隔離的

13、電流信號（,4,20mA,）輸出，送至危險場所。,24,信號傳輸通道：,能量傳輸通道：,25,WP5000-Ex,系列隔離式安全柵,外殼上貼有接線圖標簽。端子上貼有序號標簽，并分為藍、黃兩色，藍色端子（本安側）接線通往危險區(qū)（現場），黃色端子（非本安側）接線通往安全區(qū)。,26,產品采用高品質的半導體器件和,SMT,貼片工藝，廣泛適用于石油、化工、冶金、電力等本安防爆系統。不僅可以與國內外多家儀表公司制造的各種二、三線制變送器、二線制智能（,HART,）變送器、智能（,HART,）電磁流量計、電氣轉換器、電氣閥門定位器、本安電磁閥、液位開關、,NAMUR,接近開關、現場總線（,FF,）協議本安儀

14、表等配套使用，還可以與干接點開關、熱電偶（,J,、,K,、,T,、,E,、,B,、,S,等）、應變儀、熱電阻,(Pt100),等簡單設備配套使用。,品種全、應用廣：支持,HART,和,FF,數字信號雙向通信；承擔對現場儀表的供電；強大的信號變換功能：直接將,Pt100,熱電阻信號、熱電偶、,mV,信號轉換成,4,20mA,或,1,5V,輸出；一進二出檢測端隔離式安全柵；完全獨立二路隔離式安全柵，包括開關量輸入,/,輸出、模擬量輸入,/,輸出隔離柵；一路模擬量輸入、一路模擬量輸出隔離式安全柵；報警和量程設定功能。,27,安裝注意事項：,1,）安裝在安全場所。,2,）通往現場（危險場所）的軟銅導線

15、截面積必須大于,0.5mm,。,3,）連接導線的絕緣強度應大于,500V,。,4,）隔離式安全柵本安端（有藍色標記）和非本安端電路配線，不得接錯和混淆。本安導線宜選用藍色作為本安標記。本安導線和非本安導線在匯線槽中應分開鋪設、采用各自保護套管。隔離式安全柵的本安側，不允許混有其它電源，包括其它本安電路的電源。,5,）隔離式安全柵與一次儀表組成本安安全防爆系統時，必須經國家指定的防爆檢驗機構檢驗認可。,WP5000-EX,系列隔離式安全柵由國家儀器儀表防爆安全監(jiān)督檢驗站（,NEPSI,）給出的,Ca,、,La,分布參數是相對于,C,級（氫氣級）的最大允許值，對于,B,級環(huán)境可把該參數乘以,3,，

16、對于,A,級環(huán)境可把該參數乘以,8,。傳輸線選用不同規(guī)格的電纜時，其本身的電纜參數應予高度重視，不得超過規(guī)定值。,28,6,）對隔離式安全柵進行單獨通電調試時，必須注意隔離式安全柵的型號、電源極性、電壓等級及隔離式安全柵外殼接線端上的標號。,7,）嚴禁用兆歐表測試隔離式安全柵端子之間的絕緣性。若要檢查系統線路絕緣性時，應先斷開全部隔離式安全柵接線，否則會引起內部快速熔斷器熔斷。,8,）凡與隔離式安全柵相連接的現場儀表，均應為有關防爆部門進行防爆試驗并取得防爆合格證的儀表，和,WP5000-EX,安全柵聯合取證。,9,）如隔離式安全柵內部模塊損壞需要更換時，需會同制造廠共同修理，經檢修后方能重新投入運行。,10,）隔離式安全柵的安裝、使用和維護應嚴格遵照,中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全規(guī)程,的有關條款。,29,30,31,32,33,34,35,隔離安全柵的特點：,隔離柵不需要特別本安接地,使用方便；,隔離柵實現輸入,/,輸出信號的完全隔離，使現場設備的工作更加安全可靠；,隔離柵信號完全浮空，在系統中大大增強信號的抗干擾能力；,隔離柵容易實現信號變換；,隔離安全柵不需要本安接地，適應