防爆安全柵介紹.doc

防爆安全柵介紹1、安全柵的作用 本安防爆就是限制儀表的電火花和熱效應(yīng)的能量，防止儀表成為爆炸點(diǎn)燃源。本安儀表在設(shè)計(jì)上盡量降低工作能耗和表面溫度，并經(jīng)分析、認(rèn)證確定在指定的工作電壓、電流下達(dá)到本質(zhì)安全。 安全柵作為連接本安儀表和控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)設(shè)備，采用嚴(yán)格可靠的限制能量方式，保證送到本安儀表的電壓、電流不超過(guò)本安儀表可以承受的范圍。防爆安全柵按結(jié)構(gòu)分類：電阻式安全柵；齊納式安全柵光電隔離式安全柵；變壓器隔離式安全柵。2、電阻式安全柵 利用電阻的限流作用，把流入危險(xiǎn)側(cè)的能量限制在臨界值以下 3、齊納式安全柵 齊納式安全柵采用在電路回路中串聯(lián)快速熔斷絲、限流電阻和并聯(lián)限壓齊納二極管實(shí) 現(xiàn)能量的限制，保證危險(xiǎn)區(qū)儀表與安全區(qū)儀表信號(hào)連接時(shí)安全限能，見(jiàn)圖2。它采用器件非常少、體積小、價(jià)格低，但也有一些致命的缺陷，使應(yīng)用范圍受到較大的限制。目前采用顯下降趨勢(shì)。3.1、使用齊納式安全柵注意點(diǎn) 使用齊納式安全柵，工廠必須要有專門的本安接地系統(tǒng)，本安電路的接地電阻必須小于1。 使用齊納式安全柵，危險(xiǎn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)本安儀表必須為隔離型的，非隔離型的儀表不能采用。 使用齊納式安全柵，對(duì)供電電源電壓影響非常大，電源電壓的波動(dòng)可能會(huì)使齊納二極管的電流泄漏，從而引起信號(hào)的誤差或者發(fā)出錯(cuò)誤電平，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使快速保險(xiǎn)絲燒斷而永久損壞，按規(guī)定齊納式安全柵內(nèi)部齊納管、限流電阻、保險(xiǎn)絲整體澆封，一旦損壞無(wú)法修復(fù)。 使用齊納式安全柵，信號(hào)負(fù)極均要接至本安接地，這樣大大降低系統(tǒng)信號(hào)抗干擾能力，影響系統(tǒng)的可靠性，特別對(duì)DCS系統(tǒng)影響尤為突出。4、隔離式安全柵隔離式安全柵不但有限能功能，還有隔離功能，它主要由回路限能單元、信號(hào)和電源隔離單元、信號(hào)處理單元組成。其基本功能框圖見(jiàn)圖3。4.1、隔離式安全柵應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn) 隔離式安全柵與齊納式安全柵相比，雖然價(jià)格要高一些，但是它許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)還是給用戶帶來(lái)許多方便，使越來(lái)越多用戶偏向的選擇隔離式安全柵。 使用隔離式安全柵，可以將危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)回路信號(hào)和安全區(qū)回路信號(hào)有效隔離。這樣本安自控系統(tǒng)不需要本安接地系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了本安防爆系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的施工。 使用隔離式安全柵，大大增強(qiáng)了檢測(cè)和控制回路的抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性。 使用隔離式安全柵，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表接地，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表為非隔離型的。 隔離式安全柵有許多保護(hù)功能電路，意外損壞的可能性較小，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表帶電檢修，這樣可縮短工程開(kāi)車準(zhǔn)備時(shí)間和減少停車時(shí)間。 隔離式安全柵有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力。如開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)控制、mV、Pt100變?yōu)?20mA等等。這樣給現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了更大的方便、合理和有效。 當(dāng)用戶同時(shí)應(yīng)用DCS和ESD時(shí)，選用一進(jìn)二出的安全柵，可以有效地將兩個(gè)系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)，避免系統(tǒng)之間互相影響。 回路供電隔離式安全柵既保持有源隔離式安全柵的優(yōu)點(diǎn)，又有齊納式安全柵一樣的接線方便，不需要另外24V電源供電，特別適合配I/O卡直接供電的DCS系統(tǒng)。5、安全柵本安性能認(rèn)證參數(shù) 安全柵本安性能認(rèn)證參數(shù)由產(chǎn)品防爆認(rèn)證時(shí)給出，參數(shù)含義如下： 最高電壓(交流有效值或直流Um)：施加到關(guān)聯(lián)設(shè)備非本質(zhì)安全連接裝置上,而不會(huì)使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓。 最高輸出電壓(Uo):在開(kāi)路條件下,在設(shè)備連接裝置施加電達(dá)到最高電壓(包括Um和Ui)時(shí),可能出現(xiàn)的本質(zhì)安全電路的最高輸出電壓(交流峰值或直流)。 最大輸出電流(Io): 來(lái)自電氣設(shè)備連接裝置的本質(zhì)安全電路的最大電流(交流峰值或直流)。 最大輸出功率(Po):能從電氣設(shè)備獲得的本質(zhì)安全電路最大功率。 最大外部電容(Co):可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上,而不會(huì)使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電容。 最大外部電感(Lo):可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上,而不會(huì)使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電感。6、安全柵的選用原則 安全柵的防爆標(biāo)志等級(jí)必須不低于本安電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志的等級(jí)。 確定安全柵的端電阻及回路電阻可以滿足本安電氣設(shè)備的最低工作電壓。 安全柵的本安端安全參數(shù)能夠滿足本安參數(shù)防爆認(rèn)證的要求。 根據(jù)本安電氣設(shè)備的電源極性及信號(hào)傳輸方式選擇與之相匹配的安全柵。 避免安全柵的漏電流影響本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常工作。 安全柵有兩大類，一類為齊納式安全柵，另一類為隔離式安全柵。7、安全柵的接地分析7.1、齊納式安全柵不接地,大電流可能引入危險(xiǎn)區(qū) 齊納式安全柵如果不接地，如下圖4示。若當(dāng)安全區(qū)內(nèi)配電故障導(dǎo)致一個(gè)對(duì)地高電勢(shì)（交流220V的相線）落在安全柵上時(shí), 齊納管只限制齊納式安全柵導(dǎo)線之間的電壓Uo，但無(wú)法限制任何一線對(duì)地的電勢(shì)，該電勢(shì)將可能被引入危險(xiǎn)區(qū)，一旦現(xiàn)場(chǎng)儀表對(duì)地絕緣隔離不好，對(duì)地產(chǎn)生短路，立即產(chǎn)生強(qiáng)大的地電流，這樣的高電勢(shì)和對(duì)地電流的能量并沒(méi)有得到限制，因此，極可能產(chǎn)生火花而引起危險(xiǎn)。7.2、齊納式安全柵必須“本安接地”若安全柵有可靠接地，如下圖5示。當(dāng)同樣的故障發(fā)生時(shí)，齊納管限制了對(duì)地的電勢(shì)，故障電流只能在安全區(qū)內(nèi)流過(guò)，這樣確保危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)安全。這個(gè)接地也叫“本安接地”。7.3、隔離式安全柵無(wú)須“本安接地”當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，由于隔離式安全柵內(nèi)有可靠的隔離單元，它對(duì)地產(chǎn)生電勢(shì)，但對(duì)地電流不可能從