本質(zhì)安全防爆技術(shù)的原理與特點(diǎn)

1、Word文檔 本質(zhì)安全防爆技術(shù)的原理與特點(diǎn) 在很多化工工業(yè)過(guò)程中，需要處理一些易燃易爆的工藝介質(zhì)。為確保人員生命和生產(chǎn)裝置的財(cái)產(chǎn)平安，防爆技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)，形成一系列的行業(yè)、國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并隨著工業(yè)的進(jìn)展而進(jìn)展。對(duì)于自動(dòng)化儀表，最常用的防爆形式是本安型、隔爆型和增安型。由于電子技術(shù)的飛速進(jìn)展和低功耗電子器件的不斷誕生，本安防爆技術(shù)的得到了更為寬闊的推廣和應(yīng)用。特殊是由于本質(zhì)平安型（簡(jiǎn)稱(chēng)本安型）防爆形式與其他防爆形式相比，不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，適用范圍廣，而且還具有易操作和維護(hù)便利等特點(diǎn)，因此這種通過(guò)抑制點(diǎn)火源能量為防爆手段的本安型防爆儀表已被制造商和用戶接受。 2.1本質(zhì)平安防爆

2、技術(shù)的原理 本安防爆技術(shù)實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)。例如對(duì)于氫氣（C）環(huán)境，必需將電路功率限制在1.3W左右。由此可見(jiàn)，本安技術(shù)能很好的適用于工業(yè)自動(dòng)化儀表。 針對(duì)電火花和熱效應(yīng)是引起爆炸性危急氣體爆炸的主要引爆源，本質(zhì)平安技術(shù)通過(guò)限制電火花和熱效應(yīng)這兩個(gè)可能的引爆源來(lái)實(shí)現(xiàn)防爆。在正常工作和故障狀態(tài)下，當(dāng)儀表產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)的能量小于肯定程度時(shí)，低度表不行能點(diǎn)燃爆炸性危急氣體而產(chǎn)生爆炸。它實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)。原理是從限制能量入手，牢靠地將電路中的電壓和電流限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，以保證儀表在正常工作或發(fā)生短接和元器件損壞等故障狀況下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)不致于引起其四周可能存在的危急

3、氣體的爆炸。通常對(duì)于氫氣環(huán)境，也就是危急程度最高、最易爆的環(huán)境，必需將功率限制在1.3W以下。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）規(guī)定，在危急程度最高的危急場(chǎng)所0區(qū)，只能采納Exia等級(jí)的本安防爆技術(shù)。因此，本質(zhì)平安防爆技術(shù)是一種最平安、最牢靠、適用范圍最廣的防爆技術(shù)。本質(zhì)平安型儀表設(shè)備按平安程度和使用場(chǎng)所不同，可分為Exia和Exib。Exia的防爆級(jí)別高于Exib。 Exia級(jí)本質(zhì)平安儀表在正常工作狀態(tài)下以及電路中存在兩起故障時(shí)，電路元件不會(huì)發(fā)生燃爆。在ia型電路中，工作電流被限制在100mA以下，適用于0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)。 Exib級(jí)本質(zhì)平安儀表在正常工作狀態(tài)下以及電路中存在一起故障時(shí)，電路元件不發(fā)生

4、燃爆炸。在ib型電路中，工作電流被限制在150mA以下，適用于1區(qū)和2區(qū)。 2.2本質(zhì)平安防爆技術(shù)的特點(diǎn) 1）不需要設(shè)計(jì)制造工藝簡(jiǎn)單、體積浩大且又笨重的隔爆外殼，因此，本安儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、體積小、重量輕和造價(jià)低等特點(diǎn)。據(jù)資料，建立一個(gè)本安型和隔爆型開(kāi)關(guān)傳輸回路的費(fèi)用之比約為1:4。 2）可在帶電狀況下進(jìn)行維護(hù)、標(biāo)定和更換儀表的部分零件等。 3）平安牢靠性高。本安儀表不會(huì)由于緊固螺栓的丟失或外殼結(jié)合面銹蝕、劃傷等人為緣由而降低儀表的平安牢靠性。 4）由于本安防爆技術(shù)是一種“弱電”技術(shù)，因此，本安儀表的使用可以避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的觸電傷亡事故的發(fā)生。 5）適用范圍廣。本安技術(shù)是唯一可適用于0區(qū)

5、危急場(chǎng)所的防爆系統(tǒng)。 6）對(duì)于像熱電偶等簡(jiǎn)潔設(shè)備，不需特殊認(rèn)證即可接入本安防爆系統(tǒng)。 可見(jiàn)，與其他任何防爆型式相比，采納本安防爆技術(shù)可給工業(yè)自動(dòng)化儀表帶來(lái)技術(shù)上的突出特點(diǎn)。 本質(zhì)平安防爆系統(tǒng)由三部分組成:現(xiàn)場(chǎng)本質(zhì)平安儀表、本質(zhì)平安電纜及本質(zhì)平安關(guān)聯(lián)設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)儀表包括各種安裝在危急場(chǎng)所的一次檢測(cè)儀表，以兩線制變送器為代表的本質(zhì)平安點(diǎn)電纜帶有專(zhuān)用接地線，以耐久性的純藍(lán)色與其它電纜相區(qū)分;關(guān)聯(lián)設(shè)備包括齊納式平安柵、隔離式平安柵、其他形式的具有限流、限壓功能的愛(ài)護(hù)裝置。能將竄入到現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備的能量限制在平安值內(nèi)，從而確保現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、人員和生產(chǎn)的平安。 4.1本安防爆是整體防爆的概念 對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

6、、平安柵必需經(jīng)過(guò)國(guó)家授權(quán)認(rèn)證機(jī)構(gòu)防爆認(rèn)證，同時(shí)需要認(rèn)證機(jī)構(gòu)簽發(fā)的本安儀表和平安柵的聯(lián)合取證確認(rèn)該本安回路的平安性?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為簡(jiǎn)潔設(shè)備時(shí)無(wú)需本安認(rèn)證，即可與已取得本安認(rèn)證的平安柵協(xié)作構(gòu)成本安防爆回路。簡(jiǎn)潔設(shè)備是指觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、熱電偶、熱電阻、發(fā)光二極管以及橋路等，設(shè)備中不含儲(chǔ)能元件。 4.2本質(zhì)平安回路防爆認(rèn)證的原則 5.1對(duì)接地的要求 本質(zhì)平安型儀表系統(tǒng)必需具有牢靠的單獨(dú)接地。整個(gè)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)有四種類(lèi)型的接地:本質(zhì)平安型儀表系統(tǒng)接地、信號(hào)回路接地、屏蔽接地和愛(ài)護(hù)接地。信號(hào)回路接地與屏蔽接地可共用一個(gè)單獨(dú)的接地極，本質(zhì)平安儀表系統(tǒng)需單獨(dú)設(shè)置接地系統(tǒng)，與其它接地網(wǎng)相距5m以上，一般要求本質(zhì)平安地的接

7、地電阻小于 1Q。其它兩種接地電阻按設(shè)計(jì)或規(guī)范要求一般在4Q以下。愛(ài)護(hù)接地可接到電氣工程低壓電氣設(shè)備的愛(ài)護(hù)接地網(wǎng)上。 5.2對(duì)連接電纜的要求 從系統(tǒng)布線工程角度考慮，由于連接電纜存在分布電容和分布電感，使連接電纜成為儲(chǔ)能元件。它們?cè)谛盘?hào)傳輸過(guò)程不行避開(kāi)地存儲(chǔ)能量，一旦當(dāng)線路消失開(kāi)路或短路時(shí)，這些儲(chǔ)能就會(huì)以電火花或熱效應(yīng)的形式釋放出來(lái)，影響系統(tǒng)的本安性能。因此既要保證連接傳輸電纜不會(huì)受到外界電磁場(chǎng)干擾影響及與其他回路混觸，又要限制布線長(zhǎng)度和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所帶來(lái)的附加非本安能量，依此來(lái)確定電纜的允許分布電容和允許分布電感，世界各防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要實(shí)行以集中參數(shù)的方式考慮電纜分布參數(shù)的方法。 連接電纜本安

8、性能的基本參數(shù)如下: 電纜最大允許分布電容（Ci）: （Cc）=（Ck）L 電纜最大允許分布電感（Lc）: （Lc）=（Lk）L 式中:Ck電纜單位長(zhǎng)度分布電容; Lk電纜單位長(zhǎng)度分布電感; L實(shí)際配線長(zhǎng)度。 本質(zhì)平安電纜是一種低電容、低電感的電纜、與其它電纜相比具有優(yōu)異的屏蔽性能和抗干擾性能，適用于爆炸危急場(chǎng)所及其它防爆平安要求較高的場(chǎng)合。在使用中應(yīng)留意以下幾點(diǎn): 1）本安線路內(nèi)的接地線與屏蔽連接線要牢靠絕緣。 2）信號(hào)回路的接地點(diǎn)應(yīng)在掌握室側(cè)，當(dāng)采納接地型熱電偶和檢測(cè)部分已接地的儀表時(shí)，掌握室側(cè)不再接地。 3）屏蔽電纜的備用芯線與電纜的屏蔽層，應(yīng)在同一側(cè)接信號(hào)回路地。 5.3設(shè)備溫度等級(jí)

9、設(shè)備溫度等級(jí)規(guī)定了設(shè)備表面的最高允許溫度值，見(jiàn)表2。這主要基于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的考慮。在絕大部分狀況下，有較低溫度等級(jí)的設(shè)備購(gòu)買(mǎi)和平安方面費(fèi)用較高。通過(guò)比較，選用本安設(shè)備將更加有效和經(jīng)濟(jì)。直接安裝在危急場(chǎng)所的本安設(shè)備需要考慮設(shè)備溫度等級(jí)，而關(guān)聯(lián)設(shè)備不需要進(jìn)行設(shè)備溫度等級(jí)的部分。設(shè)備溫度等級(jí)肯定要小于使用在該危急場(chǎng)所環(huán)境中可燃物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度，否則會(huì)引起燃燒爆炸。 5.4本安電氣設(shè)備的選用原則 1）簡(jiǎn)潔設(shè)備。根據(jù)GB3836.4-2021防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于電壓不超過(guò)1.2V、電流不超過(guò)0.1A，其功率不超過(guò)25mW的電器設(shè)備可視為簡(jiǎn)潔設(shè)備，他們的典型特點(diǎn)是儀表設(shè)備的內(nèi)部等效電感Li=0,內(nèi)部等效電容C

10、i=0。此類(lèi)設(shè)備可直接應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)。 2）本安電氣設(shè)備。安裝于危急場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、必需明確以下問(wèn)題: 是否已根據(jù)DB3836.1-2021和GB3836.4-2021要求設(shè)計(jì)并已被國(guó)家防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)認(rèn)可的本安電氣設(shè)備。 防爆標(biāo)志規(guī)定的等級(jí)是否適用于使用的危急場(chǎng)所的平安要求。 本安電路是否接地或接地部分的本按電路是否與平安柵接口部分的有電路加以有效隔離。 信號(hào)傳輸?shù)姆绞郊氨景搽姎庠O(shè)備的最低工作電壓和回路正常工作電流。 在明確以上問(wèn)題的基礎(chǔ)上，選擇相對(duì)應(yīng)的平安柵。 3）平安柵的選用原則 平安柵的防爆標(biāo)志等級(jí)必需不低于本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的防爆標(biāo)志等級(jí)。 確定平安柵的端電阻及回路電阻可以滿意本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的最低工作電壓。 平安柵的本安端平安參數(shù)能夠滿意UocUi、IscIi、CaCi+Cc、LaLi+Lc的要求。 平安柵要與本安現(xiàn)場(chǎng)儀表的平安極性及信號(hào)傳輸方式相匹配。 做好相應(yīng)的愛(ài)護(hù)工作，避開(kāi)平安柵的漏電電流影響本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備