優(yōu)倍安全柵教材

1、 在石油、化工、冶金、制藥、天然氣等生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)具有爆炸性物質(zhì)存在的危險場所，這些場所使用的電氣設(shè)備必須遵循有關(guān)爆炸性環(huán)境應(yīng)用的標準，產(chǎn)品必須取得國家授權(quán)機構(gòu)的認證。 危險場所：指存在或可能存在可燃性氣體與空氣混合物的場所。 據(jù)資料：煤礦井下約80%場所、石油開采現(xiàn)場和精煉廠約60%-80%場所、化學工業(yè)約80%以上的生產(chǎn)車間是爆炸性危險場所。易爆場所的產(chǎn)生所產(chǎn)生爆炸的三角形原理點燃源危險區(qū)危險區(qū)助燃劑電火花電火花熱表面熱表面爆炸性物質(zhì)空氣（氧氣）可燃性物質(zhì)或粉塵等產(chǎn)生爆炸危險的因素及措施 具有潛在爆炸危險的環(huán)境產(chǎn)生爆炸必須具備下列三個條件(爆炸三角形原理)：1. 爆炸性物質(zhì)- 可燃

2、性物質(zhì)或粉塵等；2. 點燃源(點燃能量） - 電火花、熱表面3. 助燃劑- 空氣（氧氣） 防止爆炸發(fā)生的基本方法：1.避免形成爆炸性環(huán)境理想的方法(很難實現(xiàn))；2.排除、消除可能的點火源實際的方法；3.限制其中一個或幾個要素，都可以達到防爆要求。如制造正壓、爆炸氣體濃度監(jiān)控、限制點燃源能量(主要手段)。電氣爆炸性物質(zhì)的分類、分級和分組代表性物質(zhì)物質(zhì)分組體系點燃特性中國 /IEC/ 歐洲國家GB3836.1/IEC60079-0/EN50014北美（美國、加拿大）NEC500易難乙炔 C級級 A組氫氣 C級級 B組乙烯 B 級級 C組丙烷 A級級 D組甲烷(煤礦)（無分組）金屬粉塵（）級 E 組

3、煤塵級 F組農(nóng)業(yè)粉塵級 G組纖維（毛、棉屑）電氣設(shè)備的最高表面溫度組別溫度組別最高表面溫度適用危險氣體引燃溫度 T （）電氣安全性能T1 450450 T低高T2 300300 TT3 200200 TT4 135135 TT5 100100 TT6 8585 T 按照我國國家防爆標準 GB3836.1-2000 的有關(guān)規(guī)定,危險區(qū)電氣設(shè)備的溫度組別與設(shè)備允許最高表面溫度和適用氣體引燃溫度的關(guān)系如下： 注：儀表的最高表面溫度 = 實測最高表面溫度 實測時環(huán)境溫度+ 規(guī)定最高環(huán)境溫度氣體/設(shè)備相容性 氨氣氨氣 630甲烷甲烷 560氫氣氫氣 537丙烷丙烷 470乙烯乙烯 425丁烷丁烷 365

4、環(huán)己烷環(huán)己烷 259乙醚乙醚 170二硫化碳二硫化碳 95氣體點燃溫度C700600500400300200100T1T2T3 T6 T4 T5 電氣設(shè)備溫度組別CC危險場所的區(qū)域劃分區(qū)域中國標準描述歐洲標準量化描述危險程度0區(qū)在正常運行時，爆炸性氣混合物連續(xù)的、或長時間存在的場所。大于1000小時/年高低1區(qū)在正常運行時，爆炸性氣混合物有可能出現(xiàn)地場所。10-1000小時/年2區(qū)在正常運行時，爆炸性氣混合物不可能出現(xiàn)，或即使出現(xiàn)也是短暫時間存在的場所。0.1-10小時 典型露天油罐危險區(qū)域分類示意隔離墻罐通氣孔對于固定罐頂?shù)膮^(qū)域分類且有比空氣重的蒸氣Zone 1Zone 0Zone 2液體表

5、面 熱電阻（偶）在危險區(qū)域安裝示例管道或過程容器的內(nèi)部管道的外部Zone 2Division 2Division 1Zone 1Zone 0 等級定 義ia 在正常工作、一個計數(shù)故障和兩個計數(shù)故障情況下均不能點燃爆炸性氣體混合物。該等級的安全柵本質(zhì)安全端可連接到0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)危險場所的本質(zhì)安全設(shè)備?！癷a”類電氣設(shè)備對易受干擾的元器件必須采用“三重化”設(shè)計。 ib 在正常工作和一個計數(shù)故障情況下均不能點燃爆炸性氣體混合物。該等級的安全柵本質(zhì)安全端可連接到1區(qū)、2區(qū)危險場所的本質(zhì)安全設(shè)備?！癷b”類電氣設(shè)備對易受干擾的元器件必須為雙重化設(shè)計。 ic在正常工作情況下不能點燃爆炸性氣體混合物。該等

6、級的安全柵本質(zhì)安全端可連接到2區(qū)危險場所的本質(zhì)安全設(shè)備。爆炸性粉塵和纖維防爆技術(shù)防爆技術(shù)防爆型式防爆型式防爆標準及符號防爆標準及符號技術(shù)措施技術(shù)措施典型應(yīng)用典型應(yīng)用隔離措施隔離措施充油型o(GB3836.6)把危險物質(zhì)與點火源隔離變壓器、開關(guān)裝置正壓型p(GB3836.5)把危險物質(zhì)與點火源隔離控 制 室 、 儀 表 盤 、 馬達 、分 析儀 器充砂型q(GB3836.7)把危險物質(zhì)與點火源隔離儀表裝置澆封型m(GB3836.9)設(shè)法防止產(chǎn)生點火源儀 表、 控 制 裝置特定的結(jié)構(gòu)特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計無火花 型n(GB3836.8)設(shè)法防止產(chǎn)生點火源馬達、燈具本質(zhì)安全本質(zhì)安全型型ia/ib(GB3

7、836.4)限制點火源的能量儀表、控制裝置增安型增安型e(GB3836.3)設(shè)法防止產(chǎn)生點火源馬達 、 照 明燈 具、 接 線盒防爆保護外防爆保護外殼殼隔爆型隔爆型d(GB3836.2)隔離存在的點火源開關(guān)裝置、馬達、泵、閥、儀表、控制裝置特殊設(shè)計特殊設(shè)計氣密型h(GB3836.10)用外殼保護和限制表面溫度氣體探測器特點：設(shè)備的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi) 防爆措施： 采用耐壓采用耐壓80100N/cm2以上的表殼；以上的表殼； 表殼外部的溫升不得超過由易爆性氣體或蒸汽的引燃溫度所規(guī)定的表殼外部的溫升不得超過由易爆性氣體或蒸汽的引燃溫度所規(guī)定的數(shù)值；數(shù)值； 表殼接合面的縫隙寬度及深度，應(yīng)

8、根據(jù)它的容積和易爆性氣體的級表殼接合面的縫隙寬度及深度，應(yīng)根據(jù)它的容積和易爆性氣體的級別采用規(guī)定的數(shù)值。別采用規(guī)定的數(shù)值。注意事項： 1、 揭開設(shè)備（儀表）表殼后，將失去了防爆性能；揭開設(shè)備（儀表）表殼后，將失去了防爆性能； 2 、必須使用防爆電纜、或密封的、達到防爆要求的金屬（軟）管敷、必須使用防爆電纜、或密封的、達到防爆要求的金屬（軟）管敷設(shè)線路；設(shè)線路； 3 、只能應(yīng)用在、只能應(yīng)用在1、2區(qū)，不可以應(yīng)用在區(qū)，不可以應(yīng)用在0區(qū)；區(qū)； 4 、長期使用會逐漸降低防爆性能、長期使用會逐漸降低防爆性能。 本安防爆技術(shù)的基本原理： 從限制能量入手，可靠地將電路 中的電壓和電流限制在一個允許的范圍內(nèi)，

9、以保證在電氣設(shè)備在正常工作或發(fā)生短接和元器件損壞等故障情況下，所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)電火花和熱效應(yīng)不致于引起其周圍可能存在的危險氣體的爆炸。這類電氣設(shè) 備稱為本安電氣設(shè)備。 煤礦電鈴系統(tǒng)（大約1910年）斷路火花裸導線電鈴電池絞車操作 人員本質(zhì)安全概論的起源比較內(nèi)容本質(zhì)安全型隔爆型應(yīng)用區(qū)域唯一可適用于0、1、2區(qū)的防爆型式，降低了設(shè)計風險 。 僅僅適用于1、2區(qū)，限制了應(yīng)用范圍?，F(xiàn)場可維護性 可帶電進行接線、拆卸、維護、標定、更換部件等作業(yè)。 現(xiàn)場不可帶電作業(yè)。安全可靠性對外殼密封等無要求，長期應(yīng)用可靠性高。同時是“弱電”系統(tǒng)，保障人身安全。如有緊固件松動、密封性降低、表面劃傷等環(huán)境或人為情況

10、，均會使防爆性能降低或失效。簡單設(shè)備的適用性普通的電偶、電阻、開關(guān)等儀表通過安全柵即可達到本質(zhì)安全要求。即便是簡單儀表，自身也必須達到隔爆要求。對線纜及布線施工的要求 可使用普通線纜（需計算分布電容及電感），并且布線施工要求低。 必須對線纜進行隔爆處理，布線施工要求高。體積重量 由于本安產(chǎn)品完全由內(nèi)部電路實現(xiàn)，因此體積小、重量輕。結(jié)構(gòu)復雜、體積大、重量重。 成本由于安全柵成本的逐步降低，并且對線纜及布線施工要求低，因此總體成本較低。無論從隔爆型儀表自身的成本，還是從布線施工及長期安全維護考慮，其成本均較高。本安與隔爆技術(shù)應(yīng)用對比本安與隔爆技術(shù)應(yīng)用對比一、區(qū)域劃分：0區(qū)、1區(qū)、2區(qū) 決定現(xiàn)場儀表

11、的防爆形式：本安型各區(qū)均可，隔爆型只能在1區(qū)、2區(qū)，增安型只能應(yīng)用在2區(qū)或無安全隱患的場所，同時，0區(qū)必須采用ia等級的產(chǎn)品，而1區(qū)、2區(qū)可采用ia或ib等級的產(chǎn)品。二、防爆等級：ia、ib、ic 決定產(chǎn)品的防爆級別三、氣體性質(zhì)：C、B、A 決定產(chǎn)品的適用氣體等級。同時，對于有較易于點燃的氣體，只要有出現(xiàn)的機率就必須按常有考慮，而與其濃度和頻率無關(guān)。四、引燃溫度 決定所選用產(chǎn)品的溫度組別判斷選擇防爆產(chǎn)品的因素判斷選擇防爆產(chǎn)品的因素其中：Ex 防爆標志 ia、ib、ic 本安型防爆等級 C 、B、 A 工業(yè)爆炸性氣體組別本公司產(chǎn)品防爆級別：Ex ia C。 標標 志志 定定 義義 安全柵應(yīng)用在本

12、安防爆系統(tǒng)的設(shè)計中，它是安裝于安全場所，含有本安電路和非本安電路的裝置，電路中通過限流和限壓電路限制了送往現(xiàn)場本安回路的能量，即便在控制室設(shè)備處于故障狀態(tài)，它仍然可以防止非本安電路的危險能量串入本安回路，以保證通過它傳給現(xiàn)場的能量是安全的。 安全柵在本安防爆系統(tǒng)中稱為關(guān)聯(lián)設(shè)備，是現(xiàn)場本安儀表必須配置的、其它現(xiàn)場防爆類型儀表預防性、補充性配置的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它是儀表防爆系統(tǒng)的重要組成部分。安全柵的基本概念齊納安全柵原理圖危險側(cè)安全側(cè)RFZ 齊納式安全柵是通過在輸入回路上串聯(lián)限流電阻、并聯(lián)齊納二極管限壓、和串聯(lián)快速熔斷器限流的方式，來限制回路電能量，以實現(xiàn)本質(zhì)安全所要求的回路限能功能。齊納式安全柵工作

13、原理隔離式安全柵工作原理安全側(cè)危險側(cè)信號處理單元隔離單元ZFR限能單元輸入輸出電源輸入輸出電源Input SignalOutput Signal 本安系統(tǒng)有兩種認證方法:回路認證和參量認證。 回路認證：除了對本安儀表、關(guān)聯(lián)設(shè)備、本安電纜分別認證外，還對以上設(shè)備按特定組合進行聯(lián)合認證。這種組合方式一經(jīng)認證就具有唯一性，其中任何的本安設(shè)備均不得變更，否則聯(lián)合認證即為無效。 參量認證：通過對現(xiàn)場本安設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備及電纜的涉及本安防爆相關(guān)參數(shù)進行分析、計算，這些參數(shù)只須滿足匹配關(guān)系即可認為該組合符合本安的防爆要求。 按“回路認證”的要求去做在工程上十分不便，對制造商也很不便，因此近年來在工程設(shè)計中全部

14、是按“參量認證”的方式對所選本安設(shè)備及系統(tǒng)進行安全評估，因此，參量認證較回路認證具有更高的科學性和實用性。本質(zhì)安全產(chǎn)品的配套選型技術(shù)本質(zhì)安全產(chǎn)品的配套選型技術(shù)國家防爆中心對參量認證的規(guī)范符合性回復安全柵參數(shù)安全柵參數(shù)安全參數(shù)安全參數(shù)匹配條件匹配條件現(xiàn)場本安儀表參數(shù)現(xiàn)場本安儀表參數(shù)最高開路電壓 Uo最大輸入電壓 Ui最大短路電流 Io最大輸入電流 Ii最大輸出功率 Po最大輸入功率 Pi（允許）最大外部電容 Co最大內(nèi)部電容Ci +電纜分布電容Cc（允許）最大外部電感 Lo最大內(nèi)部電感Li+電纜分布電感Lc安全柵與現(xiàn)場儀表的參數(shù)匹配關(guān)系優(yōu)倍安全柵與橫河EJA壓力變送器本安參數(shù)匹配示例（1）優(yōu)倍N

15、PEXA-CM31安全柵比較關(guān)系橫河EJA變送器符合性U0 28VUI30VI0 93mAII 165mAP0 650mWPI 900mWC0 0.058FCI 0.0225FL0 2.80mHLI 0.73mH優(yōu)倍安全柵與橫河EJA壓力變送器本安參數(shù)匹配示例（2）一、根據(jù) CcCo -Ci 和LcLo -Li 公式計算電纜的最大外部分布參數(shù); CcCo -Ci0.058F-0.0225F0.0355FLc Lo -Li2.80mH- 0.73mH2.07mH二、按照 L=Cc/Ck 和L=Lc/Lk公式分別計算電纜長度,取兩者中的小值作為實際配線長度 L推薦值 ：電纜電容Ck為200pF/m

16、; 電纜電感Lk為0.66H /mL1= Cc/Ck=0.0355106/200=177.5 mL2=Lc/Lk=2.07103/0.66=3136.4 m結(jié)論：取其中較小值則L=177.5 m1 1、現(xiàn)場隔爆型儀表產(chǎn)品是否需要接安全柵？、現(xiàn)場隔爆型儀表產(chǎn)品是否需要接安全柵？ 不需要，但隔爆型產(chǎn)品不能用于不需要，但隔爆型產(chǎn)品不能用于0 0區(qū)，同時，布線施工必須符合隔爆區(qū)，同時，布線施工必須符合隔爆規(guī)范的要求。規(guī)范的要求。2 2、現(xiàn)場本安型儀表是否需要接安全柵？、現(xiàn)場本安型儀表是否需要接安全柵？本安型現(xiàn)場儀表必須接安全柵，同時必須核對本安參數(shù)的符合性。本安型現(xiàn)場儀表必須接安全柵，同時必須核對本安

17、參數(shù)的符合性。3 3、熱電偶、熱電阻、無源開關(guān)等是否接安全柵后，即具備本、熱電偶、熱電阻、無源開關(guān)等是否接安全柵后，即具備本安防爆特性？安防爆特性？ 是的，以上屬于簡單設(shè)備，簡單設(shè)備包括產(chǎn)生的電壓小于是的，以上屬于簡單設(shè)備，簡單設(shè)備包括產(chǎn)生的電壓小于1.2V,1.2V,電流電流小于小于0.1A0.1A，能量小于，能量小于20J20J，功率小于，功率小于20mW20mW的現(xiàn)場儀表，但采用一體化的現(xiàn)場儀表，但采用一體化溫變（含變送電路）時必須有本安認證。溫變（含變送電路）時必須有本安認證。安全柵選用中的常見問題安全柵選用中的常見問題4、檢查檢修隔爆儀表應(yīng)當注意哪些問題檢查檢修隔爆儀表應(yīng)當注意哪些問

18、題? ? a a 拆卸時應(yīng)注意保護隔爆螺紋及隔爆平面，不得損傷及劃傷，特別拆卸時應(yīng)注意保護隔爆螺紋及隔爆平面，不得損傷及劃傷，特別 是隔爆平面不允許有縱向劃痕。是隔爆平面不允許有縱向劃痕。 b b 在拆卸橡膠密封元件時，不得用尖銳器械硬撬、硬砸；特別是隔在拆卸橡膠密封元件時，不得用尖銳器械硬撬、硬砸；特別是隔爆平面不允許有任何縱向劃痕爆平面不允許有任何縱向劃痕. .。 c c 在裝配時，應(yīng)按裝配順序進行，各防松件、緊固件不得漏裝。銹在裝配時，應(yīng)按裝配順序進行，各防松件、緊固件不得漏裝。銹蝕及損壞的元件應(yīng)及時更換。蝕及損壞的元件應(yīng)及時更換。 d d 老化、損傷及不起密封作用的橡膠密封元件要及時更換。儀器定老化、損傷及不起密封作用的橡膠密封元件要及時更換。儀器定期檢修后，需經(jīng)確認防爆性能得到復原后，方可重新投入使用。期檢修后，需經(jīng)確認防爆性能得到復原后，方可重新投入使用。e e 按照出廠規(guī)范，當?shù)竭_使用壽命時則必須更換。按照出廠規(guī)范，當?shù)竭_使用壽命時則必須更換。齊納式安全柵齊納式安全柵隔離式安全柵隔離式安全柵安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，并且該齊納式安全柵的接地電阻必須小于1。否則便失去防爆安全保護性能。由于采用了三方隔離方式，因此無需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計及現(xiàn)場施工帶來極大方便。 要求來自危險區(qū)的現(xiàn)場儀表必須是隔離型，否則達不到本安作用，并且通過接