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常熟市常陽儀表科技有限公司
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本安型防爆系統(tǒng)與防爆認(rèn)證
日期：2025-07-17 19:52
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摘要：
| 本安防爆技術(shù) 本安系統(tǒng)的基本構(gòu)成 本安系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般要求 本安系統(tǒng)認(rèn)證 | |
| (一)、本安防爆技術(shù) | |
| 本安防爆技術(shù)是目前*被標(biāo)準(zhǔn)化適合于0區(qū)的技術(shù)。對(duì)于自動(dòng)化儀表，常用的防爆形式依次是本安型、隔爆型和增安型 |
| 。然而由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展和低功耗電子器件的不斷誕生，使本安防爆技術(shù)的推廣和應(yīng)用了更為廣闊的空間。特別是由于 |
| 本質(zhì)**型(也稱“本安型”)防爆形式與其他防爆形式相比，不僅具有結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，而且還具有易操作和維護(hù)方便 |
| 等特點(diǎn)，因此這種抑制點(diǎn)火源能量為防爆手段的本安防爆已為儀表制造商和用戶接受。 |
| 1、本安防爆技術(shù)的基本原理 |
| 電火花和熱效應(yīng)是引起性危險(xiǎn)氣體的主要點(diǎn)燃源。本安就是通過限制電火花和熱效應(yīng)兩個(gè)可能的點(diǎn)燃源的能量來 |
| 實(shí)現(xiàn)的。在正常工作和故障狀態(tài)下當(dāng)儀表可能產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)的能量小于這個(gè)能量時(shí)，低度表不可能點(diǎn)燃性危險(xiǎn)氣 |
| 體而產(chǎn)生。原理是從限制能量入手，可靠地將電路中的電壓和電流限制在一個(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情況下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)不致于引起其周圍可能存在的危險(xiǎn)氣體的。 |
| 2、本安防爆技術(shù)的特點(diǎn) |
| 本安防爆技術(shù)實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)。通常對(duì)于氫氣(ⅡC)環(huán)境，必須將電路功率限制在1.3W左右。由此可見，本安 |
| 技術(shù)能很好的適用于工業(yè)自動(dòng)化儀表。 |
| 與其他任何防爆型式相比，采用本安防爆技術(shù)可給工業(yè)自動(dòng)化儀表帶來以下技術(shù)和商務(wù)上的特點(diǎn)。 |
| 1)、不需要設(shè)計(jì)制造工藝復(fù)雜、體積龐大且又笨重的隔爆外殼，因此，本安儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕和造價(jià)的 |
| 特點(diǎn)。據(jù)資料，建立一個(gè)本安型和隔爆型開關(guān)傳輸回路的費(fèi)用之比約為1：4. |
| 2)、可在帶電工況下進(jìn)行維護(hù)、標(biāo)定和更換儀表的部分零件等。 |
| 3)、**可靠性高。本安儀表不會(huì)因?yàn)榫o固螺栓的丟失或外殼結(jié)合面銹蝕、劃傷等人為原因而降低儀表的**可靠性。 |
| 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免現(xiàn)場工程技術(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*可適用于0區(qū)危險(xiǎn)場所的防爆系統(tǒng)。 |
| 6)對(duì)于象熱電偶等簡單設(shè)備，不需特別認(rèn)證即可接入本安防爆系統(tǒng)。 |
| 綜上所述，對(duì)于自動(dòng)化儀表而言，本安防爆技術(shù)是一種比較理想的防爆技術(shù)，它也必將被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場總線智能化儀表 |
| 及其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 |
| 3、本質(zhì)**設(shè)備及關(guān)聯(lián)設(shè)備 |
| 兩種：本安電氣設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備。 |
| 1)、本安電氣設(shè)備 |
| 在標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的條件下(包括正常工作和規(guī)定故障條件)，產(chǎn)生的任何電火花和熱效應(yīng)尚不能點(diǎn)燃規(guī)定的性氣體環(huán) |
| 境的電氣設(shè)備。它可用于危險(xiǎn)場所。 |
| 它可分為一般本安電氣設(shè)備和簡單電氣設(shè)備。 |
| 一般本安電氣設(shè)備 |
| 具有儲(chǔ)能元件，是需要防爆認(rèn)證的本安電氣設(shè)備，如變送器、接近開關(guān)等。 |
| 簡單電氣設(shè)備 |
| 根據(jù)制造商的技術(shù)條件，電氣參數(shù)值均不超過1.2V，<0.1A,<25mW，<20uJ的電氣設(shè)備，它們無需防爆認(rèn)證。可以自由地配 |
| 置在本安回路中。如：電阻(包括可變電阻)、發(fā)光二極管、開關(guān)、熱電偶、熱電阻、應(yīng)變儀。 |
| 2)、關(guān)聯(lián)設(shè)備(**柵) |
| 一種安裝在**場所，本安電氣設(shè)備與非本安電氣設(shè)備之間相連的電氣設(shè)備。 |
| **柵能將竄入到現(xiàn)場本安設(shè)備的能量限制在**值內(nèi)，從而確?，F(xiàn)場設(shè)備、人員和生產(chǎn)的**。本安系統(tǒng)回路的示意圖 |
| 如下： |
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| 4、本安電氣設(shè)備的分類 |
| 1)、類別 |
| 基于標(biāo)準(zhǔn)GS3836.1《性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備*1部分通用要求》規(guī)定的電氣設(shè)備分類原則，本安儀表可分為兩類： |
| I類：煤礦用本安儀表(mining industry) |
| Ⅱ類：工廠用本安儀表(surface industry) |
| ?、蝾惞S用本安儀表，跟氣體分組一樣，可進(jìn)一步分為A、B、C三級(jí)。 |
| 2)、級(jí)別 |
| 本安儀表及關(guān)聯(lián)設(shè)備，按其使用場4所或相連場所的**程度可分為ia和ib二個(gè)級(jí)別。 |
| ia級(jí)是指在正常工作、一個(gè)計(jì)數(shù)故障和兩個(gè)計(jì)數(shù)故障情況下均不能點(diǎn)燃性氣體混合物。即ia級(jí)儀表在大考慮二個(gè)計(jì) |
| 數(shù)故障情況下也不致于產(chǎn)生**失效。 |
| ib級(jí)是指在正常工作和一個(gè)計(jì)數(shù)故障情況下不能點(diǎn)燃性氣體混合物。顯然，ia級(jí)儀表的**程度要比ib級(jí)儀表高，ib |
| 級(jí)儀表僅考慮儀表產(chǎn)生一個(gè)故障時(shí)不會(huì)產(chǎn)生**失效，但若儀表出現(xiàn)*二次計(jì)數(shù)故障時(shí)，就可能會(huì)產(chǎn)生**失效。 |
| 因此，ib級(jí)本安儀表的**程度要比ia級(jí)儀表差，它跟隔爆和增安等防爆型式的儀表一樣只適用于1區(qū)和2區(qū)危險(xiǎn)場所。相 |
| 應(yīng)的，ib級(jí)本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可與1區(qū)和2區(qū)危險(xiǎn)場所的本安儀表或設(shè)備相連接。而ia級(jí)本安儀表可以用于危險(xiǎn)等級(jí)高的0區(qū)危險(xiǎn)場 |
| 所;ia級(jí)本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可與0區(qū)危險(xiǎn)場所的本安儀表或設(shè)備相連接。ia級(jí)本安設(shè)備是所有防爆型式中**程度高的一種。 |
| 3)、設(shè)備溫度等級(jí) |
| 設(shè)備溫度等級(jí)規(guī)定了設(shè)備表面的高允許溫度值。這主要基于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的考慮。在絕大部分情況下，工作時(shí)是有較低 |
| 溫度等級(jí)的設(shè)備購買和**費(fèi)用較高。通過比較，選用本安設(shè)備將更加有效和經(jīng)濟(jì)。直接安裝在危險(xiǎn)場所的本安設(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)一定要小于使用在該危險(xiǎn)場所環(huán)境中可燃物質(zhì)的點(diǎn) |
| 燃溫度，否則會(huì)引起燃燒。 |
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| 溫度組別對(duì)照表 | ||||||||||||||
| 5、防爆標(biāo)志 | ||||||||||||||
| 本安儀表的防爆標(biāo)志跟其他防爆型式的防爆標(biāo)志一樣，它實(shí)質(zhì)上是儀表所適用的性危險(xiǎn)場所的代號(hào)。 | ||||||||||||||
| 通常一個(gè)性危險(xiǎn)場所需用三個(gè)參量來定義。 | ||||||||||||||
| 1)、危險(xiǎn)場所區(qū)域 | ||||||||||||||
| 反映可能出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體的頻率或持續(xù)時(shí)間，亦即產(chǎn)生的危險(xiǎn)程度。 | ||||||||||||||
| 2)、危險(xiǎn)性氣體的種類，即氣體組別考慮可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)氣體的點(diǎn)燃能量。 | ||||||||||||||
| 3)、危險(xiǎn)氣體的引燃溫度，即氣體溫度組別考慮可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)氣體的點(diǎn)燃溫度。 | ||||||||||||||
| 相應(yīng)地，本安儀表的防爆標(biāo)志也必須在“Ex”防爆標(biāo)記后，依次表達(dá)出儀表可適用的區(qū)域、氣體組別和溫度組別三個(gè)參量 | ||||||||||||||
| 本安電氣設(shè)備防爆標(biāo)志 | ||||||||||||||
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| 例如，防爆標(biāo)志ExiaIIBT4表示本安設(shè)備可適用于氣體組別不高于II類B級(jí)，氣體引燃溫度不低于T4(135℃)的0區(qū)危險(xiǎn)場所 | ||||||||||||||
| 關(guān)聯(lián)設(shè)備(**柵)防爆標(biāo)志 | ||||||||||||||
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| 例如，防爆標(biāo)志[Exia]IIB表示**柵可適用于氣體組別不高于II類B級(jí)的0區(qū)危險(xiǎn)場所， | ||||||||||||||
| (二)、本安系統(tǒng)的基本構(gòu)成 | ||||||||||||||
| 本安系統(tǒng)是通過限制電氣能量而實(shí)現(xiàn)電氣防爆的電路系統(tǒng)，且不限制使用場所(其中ia等級(jí)在0區(qū)、I區(qū)、II區(qū)危險(xiǎn)場所均適 | ||||||||||||||
| 用)和性氣體混合物的種類(限包括所有可燃性氣體);具有高度的**性、可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性。構(gòu)成一個(gè)本安系統(tǒng)的示意圖 | ||||||||||||||
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| 1、現(xiàn)場本安設(shè)備 | ||||||||||||||
| 從現(xiàn)場設(shè)備的儲(chǔ)能元件角度考慮，使處于性氣體危環(huán)境中的現(xiàn)場設(shè)備按照本安防爆要求設(shè)計(jì)，對(duì)其中包含的電感和電 | ||||||||||||||
| 容等儲(chǔ)能元件回路采限相措施，并使其盡可能減少的同時(shí)，考慮回路元件的功耗及溫升問題，以保證該設(shè)備不論是正常工作還 | ||||||||||||||
| 是故障狀態(tài)，均不會(huì)產(chǎn)生由火花和熱源引起的點(diǎn)燃。即現(xiàn)場設(shè)備必須是本安設(shè)備。 | ||||||||||||||
| 現(xiàn)場本安設(shè)備具有本安性能的主要參數(shù)： | ||||||||||||||
| 高輸入電壓(Ui) | ||||||||||||||
| 施加到本質(zhì)**電路連接裝置上，而不會(huì)使本質(zhì)**性能失效的高電壓(交流峰值或直流)。 | ||||||||||||||
| 大輸入電流(Ii) | ||||||||||||||
| 施加到本質(zhì)**電路連接裝置上，而不會(huì)使本質(zhì)**性能失效的高電流(交流峰值或直流)。 | ||||||||||||||
| 大輸入功率(Pi) | ||||||||||||||
| 當(dāng)電氣設(shè)備與外電源連接不使本質(zhì)**性能失效時(shí)，可能在電氣設(shè)備內(nèi)部消耗的本質(zhì)**電路的大輸入功率。 | ||||||||||||||
| 大內(nèi)部等效電容(Ci) | ||||||||||||||
| 通過電氣設(shè)備連接裝置出現(xiàn)的電氣設(shè)備總等效內(nèi)電容。 | ||||||||||||||
| 大內(nèi)部等效電感(Li) | ||||||||||||||
| 通過電氣設(shè)備連接裝置出現(xiàn)的電氣設(shè)備總等效內(nèi)電感。 | ||||||||||||||
| 2、連接電纜 | ||||||||||||||
| 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)傳輸過程不 | ||||||||||||||
| 可避免地存儲(chǔ)能量，一旦當(dāng)線路出現(xiàn)開路或短路時(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，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)受到外界電磁場干擾影響及與其他回路混觸，又要限制布線長度和感應(yīng)電動(dòng)勢所帶來的附加非 | ||||||||||||||
| 本安能量，依此來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)主要采取以集中參數(shù)的方式考慮電纜分布參 | ||||||||||||||
| 數(shù)的方法。 |
| 連接電纜本安性能的基本參數(shù)如下： | |||||||||||||||
| 電纜大允許分布電容(Ci) (Cc)=(Ck)*L 電纜大允許分布電感(Lc) (Lc)=(Lk)*L | |||||||||||||||
| 式中Ck--電纜單位長度分布電容; Lk--電纜單位長度分布電感; L--實(shí)際配線長度 | |||||||||||||||
| 3、關(guān)聯(lián)設(shè)備-**柵 | |||||||||||||||
| 從控制室設(shè)備配置角度考慮，該部分電氣回路必須具備無論系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)還中故障狀態(tài)，均能夠?qū)?*場所的 | |||||||||||||||
| 非本安回路傳到危險(xiǎn)場所的本安設(shè)備的能量抑制在點(diǎn)火極限(小點(diǎn)燃能量)以下的保護(hù)功能。 | |||||||||||||||
| **柵本安性能的基本參數(shù)： | |||||||||||||||
| 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)**連接裝置上，而不會(huì)使本質(zhì)**性能失效的高電壓。 | |||||||||||||||
| 高輸出電壓(Uo) | |||||||||||||||
| 在開路條件下，在設(shè)備連接裝置施加電達(dá)到高電壓(包括Um和Ui)時(shí)，可能出現(xiàn)的本質(zhì)**電路的高輸出電壓(交流峰值 | |||||||||||||||
| 或直流)。 | |||||||||||||||
| 大輸入電流(Io) | |||||||||||||||
| 來自電氣設(shè)備連接裝置的本質(zhì)**電路的大電流(交流峰值或直流)。 | |||||||||||||||
| 大輸入功率(Po) | |||||||||||||||
| 能從電氣設(shè)備獲得的本質(zhì)**電路大功率。 | |||||||||||||||
| 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)**性能失效的本質(zhì)**電路的大電容。 | |||||||||||||||
| 大外部電感(Lo) | |||||||||||||||
| 可能連接到電氣設(shè)備連接裝置上，而不會(huì)使本質(zhì)**性能失效的本質(zhì)**電路的大電感。 | |||||||||||||||
| 4、本安系統(tǒng)組合條件 | |||||||||||||||
| 為保證設(shè)備的**正常使用，本安系統(tǒng)各配置間必須滿足以下條件。 | |||||||||||||||
| a)、現(xiàn)場本安設(shè)備的防爆標(biāo)志級(jí)別不能高于**柵的防爆標(biāo)志級(jí)別。 | |||||||||||||||
| b)、關(guān)聯(lián)設(shè)備、現(xiàn)場本安設(shè)備與連接電纜參數(shù)之間要符合以下不等式。 | |||||||||||||||
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| (三)、本安系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般要求 | |||||||||||||||
| 1、本安系統(tǒng)配置設(shè)備選用原則 | |||||||||||||||
| 本安系統(tǒng)由本安現(xiàn)場設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備(也稱**柵)和連接電纜三部分組成，就本安防爆性能而言，它們必須滿足Uo≤Ui、 | |||||||||||||||
| Io≤Ii、Po≤Pi、Co≥Cc+Ci和Lo≥Lc+Li四個(gè)條件。這些設(shè)備配置的選用原則是： | |||||||||||||||
| 1)、本安電氣設(shè)備的選用原則 | |||||||||||||||
| 簡單設(shè)備：按照GB3836.4-2000防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于電壓不超過1.2V、電流不超過0.1A，且其能量不超過20μJ或功率不超 | |||||||||||||||
| 過25mW的電氣設(shè)備可視為簡單設(shè)備，其中常見的儀表設(shè)備有熱電偶、熱電阻、pH電極、應(yīng)變片和開關(guān)等，它們的典型特點(diǎn)是 | |||||||||||||||
| 儀表設(shè)備的內(nèi)部等效電感Li=0，內(nèi)部等效電容Ci=0。 | |||||||||||||||
| 本安電氣設(shè)備：安裝于危險(xiǎn)場所的現(xiàn)場設(shè)備，必須明確以下問題： | |||||||||||||||
| a)、是否已按照GB3836.1-2000和GB3836.4-2000要求設(shè)計(jì)并已被防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)認(rèn)可的本安電氣設(shè)備; |
| b)、防爆標(biāo)志規(guī)定的等級(jí)是否適用于使用的危險(xiǎn)場所的**要求; | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| c)、明確Ui、Ii、Pi、Ci、和Li參數(shù); | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| d)、本安電路是否接地或接地部分的本安電路是否與**柵接口部分的電路加以有效隔離。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| e)、信號(hào)傳輸是以何種方式進(jìn)行; | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| f)、本安電氣設(shè)備的低工作電壓及回路正常工作電流。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 在上述問題明確的基礎(chǔ)上，選擇與之對(duì)應(yīng)的**柵。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2)、**柵的選用原則 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| a)、**柵的防爆標(biāo)志等必須不低于本安現(xiàn)場設(shè)備的防爆標(biāo)志的等級(jí)。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| b)、確定**柵的端電阻及回路電阻可以滿足本安現(xiàn)場設(shè)備的低工作電壓。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| c)、**柵的本安端**參數(shù)能夠滿足Uo≤Ui、Io≤Ii、Po≤Pi、Co≥Cc和Lo≥Lc的要求。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| d)、根據(jù)本安現(xiàn)場儀表的電源極性及信號(hào)傳輸方式選擇與之相匹配的**柵。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| e)、避免**柵的漏電流影響本安現(xiàn)場設(shè)備的正常工作。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| f)、**柵有兩大類，一類為齊納式**柵，另一類為隔離式**柵。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 如何選用及兩者優(yōu)缺點(diǎn)在*95頁介紹。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3)、連接電纜的選用原則 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 用于本安系統(tǒng)中連接本安現(xiàn)場設(shè)備與**柵的連接電纜，其分布參數(shù)在一定程度上決定了本安系統(tǒng)的合理性及使用范圍， | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 因此必須符合以下條件。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| a)、連接電纜規(guī)格 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 連接電纜為銅芯絞線，且每根芯線的截面積不小于0.5mm2。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 介質(zhì)強(qiáng)度應(yīng)能承受2倍本安電路的額定電壓，但不低于500V的耐壓試驗(yàn)。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| b)、連接電纜長度的限制 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 在本安系統(tǒng)中，現(xiàn)場本安儀表和連接電纜同為**柵的負(fù)載，當(dāng)**柵與現(xiàn)場本安儀表選定后，也就決定了連接電纜的長 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 度。其具體方法如下。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 根據(jù)Co≥Cc-Ci和Lc≤Lo-Li和公式計(jì)算電纜的大外部分布參數(shù); | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 按照L=Cc/Ck和L=Lc/Lk公式分別計(jì)算電纜長度，取兩者中的小值作為實(shí)際配線長度L，但多芯電纜，應(yīng)考慮相互疊加影響。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 目前國內(nèi)已有多家電纜生產(chǎn)廠生產(chǎn)專為本安系統(tǒng)設(shè)計(jì)的本安用特殊電纜，為方便比較選用，下面表1給出了典型普通連接電 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 纜的分布參數(shù)，表2給出了典型國產(chǎn)本安用特殊電纜分布參數(shù)，以供參考。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 表一 典型普通電纜線的分布參數(shù) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| RVV：銅芯聚氯乙烯絕緣及護(hù)套軟線 RVVP：銅芯聚氯乙烯絕緣、金屬屏蔽及護(hù)套軟線 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 表二 典型國產(chǎn)本安儀表用特殊電纜分布參數(shù) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 2、本安系統(tǒng)的優(yōu)化配置 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 實(shí)現(xiàn)本安系統(tǒng)的優(yōu)化配置應(yīng)將上述環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮。從本安電路設(shè)計(jì)角度及實(shí)際使用情況分析，電纜的分布參數(shù)是影響本安 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 系統(tǒng)應(yīng)用的主要因素。為了提高系統(tǒng)允許的電纜分布參數(shù)，可以通過提高**柵允許外接參數(shù)和降低本安設(shè)備內(nèi)部等效參數(shù)的 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 方法來實(shí)現(xiàn)。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1)、對(duì)于提高**柵允許外接參數(shù)，可以通過優(yōu)化分析，合理選擇**柵，盡量選擇具有較低高開路電壓和大短路電 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 流的**柵來實(shí)現(xiàn)。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2)、對(duì)于降低本安儀表內(nèi)部等效參數(shù)，通常也可通過前述的抑制本安儀表電路中電容電感儲(chǔ)能相同的方法來完成。但是在 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 實(shí)踐中，還有一種更有效地抑制本安儀表輸入電容的方法，即在本安儀表輸入端加上兩個(gè)串聯(lián)的正向二級(jí)管，并與整個(gè)本安電 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 路膠封為一體。這種方法的應(yīng)用，不僅使本安儀表具有反極性保護(hù)的功能，而且由于雙重化二極管的作用，可靠地阻斷了本安 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 儀表內(nèi)部電容對(duì)電路的放電回路，從根本上避免了儀表內(nèi)部電容對(duì)外電路的影響，此時(shí)儀表的內(nèi)部等效電容可近似的認(rèn)為是零 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ，即Ci=0，從而大大提高了本安系統(tǒng)的允許電纜分布電容。此時(shí)，Cc=Co。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3、本安系統(tǒng)現(xiàn)場布線原則 |
| 1)、整個(gè)系統(tǒng)的接線必須按檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)認(rèn)可的系統(tǒng)組成。 |
| 2)、慎防本安回路與非本安回路混觸。 |
| 3)、從控制室到現(xiàn)場的本安電纜與非本安電纜分別敷設(shè)在各自的匯線槽內(nèi)，中間用隔板分開，匯線槽帶蓋，以防外部機(jī)械 |
| 操作損傷。 |
| 4)、從現(xiàn)場接線盒或匯線槽引到本安儀表的電纜敷設(shè)在鋼管內(nèi)，以防機(jī)械損傷及電磁感應(yīng)引起的危險(xiǎn)。 |
| 5)、本安電纜和非本安電纜不公用一根金屬線管和同一個(gè)現(xiàn)場接線盒。 |
| 6)、連接電纜及其鋼管、端子板應(yīng)有藍(lán)色標(biāo)志(或**藍(lán)色膠帶)，以便識(shí)別。 |
| 7)、齊納式**柵的接地匯流條及接地裝置須滿足**柵的使用說明書及有關(guān)電氣**規(guī)程的要求。 |
| 8)、多個(gè)本安電路或關(guān)聯(lián)電路不應(yīng)共用同一電纜(電纜線芯分別屏蔽者除外)或共處同一鋼管內(nèi)(用屏蔽導(dǎo)線除外)。 |
| 4、**柵選擇 |
| **柵主要有齊納式**柵和隔離式**柵兩大類。 |
| 1)、齊納式**柵 |
| 齊納式**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)**限能。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。 |
|
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| 齊納式**柵原理示意圖 |
| a)、使用齊納式**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1Ω。 |
| b)、使用齊納式**柵，危險(xiǎn)區(qū)現(xiàn)場本安表必須為隔離型的，非隔離型的儀表不能采用。 |
| c)、使用齊納式**柵，對(duì)供電電源電壓響非常大，電源電壓的波動(dòng)可能會(huì)引起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*損壞，按規(guī)定齊納式**柵內(nèi)部齊納管、限流電阻、保險(xiǎn)絲整體澆 |
| 封，一旦損壞無法修復(fù)。 |
| d)、使用齊納式**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)于 |
| DCS系統(tǒng)影響尤為明顯。 |
| 2)、隔離式**柵 |
| 隔離式**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)、電源隔離單元和信號(hào)處理單元組成。其基 |
| 本功能框圖如下： |
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| 它包括獨(dú)立供電隔離式**柵和回路供電隔離式**柵兩大類。 |
| a)、隔離式**柵與齊納式**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)還是給用戶帶來許多方便，使越來越 |
| 多用戶偏向選擇隔離式**柵。 |
| b)、使用隔離式**柵，可以將危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場回路信號(hào)和**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)，簡化了本安防爆系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的施工。 |
| c)、使用隔離式**柵，大大增強(qiáng)了檢測和控制回路的抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性。 |
| d)、使用隔離式**柵，允許現(xiàn)場儀表接地，允許現(xiàn)場儀表為非隔離型的。 |
| e)、隔離式**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)場儀表帶電檢修。這樣可縮短工程開車準(zhǔn)備時(shí)間 |
| 和減少停車時(shí)間。 |
| f)、隔離式**柵有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力。如開關(guān)量輸入狀態(tài)控制、mV、Pt100變?yōu)?～20mA等等。這樣給現(xiàn)場儀表和控制 |
| 系統(tǒng)的應(yīng)用提供了更大的方便、合理和有效。 |
| g)、當(dāng)用戶同時(shí)應(yīng)用DCS和ESD時(shí)，選用一進(jìn)二出的**柵，可以有效地將兩個(gè)系統(tǒng)隔離開來，避免系統(tǒng)之間互相影響。 |
| h)、回路供電隔離式**柵既保持有源隔離式**柵的優(yōu)點(diǎn)，又有齊納式**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、**柵的接地分析 | ||||||||
| 齊納式**柵如果不接地，如下圖示。若當(dāng)**區(qū)內(nèi)配電故障導(dǎo)線一個(gè)對(duì)地高電勢(交流220V的相線)落在**柵上時(shí)齊納 | ||||||||
| 管只限制齊納式**柵導(dǎo)線之間的電壓U0，但無法限制任何一線對(duì)地的電勢，該電勢被引入危險(xiǎn)區(qū)，一旦現(xiàn)場儀表對(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，這樣的高電勢和對(duì)地電流的能量并沒有得到限制，因此，極可靠產(chǎn)生火花而 | ||||||||
| 引起危險(xiǎn)。 | ||||||||
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| 若**柵有可靠接地，如下所示，當(dāng)同樣的故障發(fā)生時(shí)，齊納管限制了對(duì)地的電勢，故障電流只能在**區(qū)內(nèi)流過，這樣確保 | ||||||||
| 危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場**。這個(gè)接地也叫“本安接地”。 | ||||||||
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| 采用隔離式**柵的情況 | ||||||||
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| 當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，由于隔離式**柵內(nèi)有可靠的隔離單元，它對(duì)地產(chǎn)生電勢，但對(duì)地電流不可能從可靠隔離單元流向危險(xiǎn)區(qū) | ||||||||
| ，因此在**柵的本安電路側(cè)不需要專門本安接地，只要按照一般要求。如利用屏蔽電纜的話，在現(xiàn)場儀表側(cè)或控制室一側(cè)把 | ||||||||
| 電纜屏蔽接地即可。 | ||||||||
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| (四)、本安系統(tǒng)認(rèn)證 | ||||||||
| 1、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證機(jī)構(gòu) | ||||||||
| 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)： | ||||||||
| 標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1-2000《性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備*1部分：通用要求(eqv IEC 60079-0：1998)》和GB3836.4-2000《 | ||||||||
| 性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備*4部分：本質(zhì)**型“i”(eqv IEC 60079-11：1999)》 | ||||||||
| 標(biāo)準(zhǔn)是等效采用IEC 60079標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)于2000-10-17發(fā)布，2001-06-01實(shí)施，替代原來的GB3836.1983標(biāo)準(zhǔn)。 | ||||||||
| 認(rèn)證機(jī)構(gòu)和認(rèn)證標(biāo)志： | ||||||||
| 儀器儀表防爆監(jiān)督檢驗(yàn)站(NEPSI)。 | ||||||||
| 她是行使國內(nèi)及進(jìn)口儀器儀表防爆產(chǎn)品**監(jiān)督和檢驗(yàn)認(rèn)可工作的歸口單位。并分別與美國工廠聯(lián)研會(huì)(FMRC)、德國聯(lián)邦 | ||||||||
| 物理技術(shù)研究院(PTB)取得防爆認(rèn)證技術(shù)互認(rèn)(參見網(wǎng)址WWW.NEPAI.COM). | ||||||||
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| 2、本安系統(tǒng)認(rèn)證 | ||||||||
| 本安系統(tǒng)的檢定認(rèn)可要涉及到現(xiàn)場本安設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備及其布線。目前，國際上對(duì)本安防爆系統(tǒng)的認(rèn)可沒有嚴(yán)格的規(guī)定， | ||||||||
| 即不同的、地區(qū)，不同的廠家，甚至不同的產(chǎn)品采取不同的方式。但是歸納起來主要有兩種認(rèn)可方式，即系統(tǒng)認(rèn)可和參量 | ||||||||
| 認(rèn)可。 | ||||||||
| 1)、本安系統(tǒng)認(rèn)可 | ||||||||
| 系統(tǒng)認(rèn)可(System Approva1)是一種防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)將特定的現(xiàn)場儀表認(rèn)定與特定的**柵配套，同時(shí)將電纜的分布電容 | ||||||||
| 和分布電感以集中參數(shù)的方式給出的認(rèn)證方式。這種認(rèn)可工作往往基于對(duì)電路分析驗(yàn)證或必要的火花點(diǎn)燃試驗(yàn)，對(duì)由特定本安 | ||||||||
| 設(shè)備與關(guān)聯(lián)設(shè)備組合而成的系統(tǒng)進(jìn)行合理性和**性確認(rèn)，并由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)出具相關(guān)書面文件(通常稱為防爆聯(lián)合取證)。 | ||||||||
| 本安系統(tǒng)認(rèn)證框圖如下： | ||||||||
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| 系統(tǒng)認(rèn)可方式中，組合配套關(guān)系明確，系統(tǒng)檢定合格，用戶選用簡單，整體防爆性能容易保證，但組合靈活性差。 | ||||||||
| 2)、本安系統(tǒng)參量認(rèn)可 | ||||||||
| 參量認(rèn)可是一種對(duì)要認(rèn)可的本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備，分別規(guī)定其**參數(shù)，然后對(duì)其單獨(dú)評(píng)價(jià)**性能，后根據(jù)**參數(shù) | ||||||||
| 匹配的原則，將本安設(shè)備與關(guān)聯(lián)設(shè)備相連接的方式。這種以設(shè)備本身**額定值為基礎(chǔ)的檢定認(rèn)可方式，目前在歐美較為流行 | ||||||||
| ，有可能成為國際上通用認(rèn)可方式，其認(rèn)可關(guān)系如下圖。 | ||||||||
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| 在參量認(rèn)可方式中，將本安設(shè)備與關(guān)聯(lián)設(shè)備先“視作”斷開狀態(tài)，在各自的端子規(guī)定其**參數(shù)額定值。 | |||
| 其中： | |||
| 對(duì)安裝在危險(xiǎn)場所的本安設(shè)備，給出下列**參數(shù)有Ui、Ii、Pi、Ci和Li。 | |||
| 對(duì)安裝在**場所的關(guān)聯(lián)設(shè)備，給出下列**全參數(shù)有Uo、Io、Po、Co和Lo。 | |||
| 然后對(duì)本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備分別設(shè)想兩個(gè)獨(dú)立的故障進(jìn)行。所謂**參數(shù)額定值是儀表保持**性能的大額定值，以此 | |||
| 額定值為基礎(chǔ)，來評(píng)價(jià)本安設(shè)備的本安性能。 | |||
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| 在參量認(rèn)可方式中，通常應(yīng)對(duì)本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備分別進(jìn)行認(rèn)可，標(biāo)上各自編號(hào)的合格標(biāo)簽，以此構(gòu)成的系統(tǒng)，兩者的合 | |||
| 格證編號(hào)是不同的。 | |||
| 參量認(rèn)可的大優(yōu)點(diǎn)是使用者可以自由選配實(shí)現(xiàn)本安系統(tǒng)的組合，使用者只要掌握各自的**參數(shù)的額定值，按照確保安 | |||
| 全性能的選配條件，便可自行構(gòu)成本安系統(tǒng)(見本安系統(tǒng)的組合條件)。 | |||
| 本安系統(tǒng)的認(rèn)證無論采取上述何種方式，除考慮檢成系統(tǒng)的三要素：本安現(xiàn)場儀表、連接電纜和關(guān)聯(lián)設(shè)備之外，還應(yīng)結(jié)合 | |||
| 其結(jié)構(gòu)特征、是否接地、二次儀表的阻抗等綜合考慮。目前，我國防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要采取的認(rèn)可方式實(shí)質(zhì)上仍為“系統(tǒng)認(rèn)可” | |||
| 方式，即“聯(lián)合取證”方式，并逐步向“參數(shù)認(rèn)可”方向推進(jìn)。在進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)備檢定認(rèn)可時(shí)，在認(rèn)可文件中給出了高開路電 | |||
| 壓Uo、大短路電流Io、大允許外接電容Co和大允許外接電感Lo四個(gè)參數(shù)。而在進(jìn)行本安設(shè)備檢定認(rèn)可時(shí)，在認(rèn)可文件中 | |||
| 又規(guī)定配套使用的關(guān)聯(lián)設(shè)備的型號(hào)規(guī)格(可以是一個(gè)或多個(gè))以及系統(tǒng)允許的電纜分布參數(shù)值，它在考核確認(rèn)各自**性能的基 | |||
| 礎(chǔ)上，加以考慮相互間的系統(tǒng)匹配而確定的本安系統(tǒng)配備，確保了整個(gè)系統(tǒng)的防爆**性能。 | |||
| 該方式比較適合我國目前的國情，既限制了本安系統(tǒng)各組成部分的型號(hào)，又在一定范圍內(nèi)給出多種選擇，但總的發(fā)展趨勢 | |||
| 是走“參量認(rèn)可”道路。特別是GB3836.4-2000標(biāo)準(zhǔn)的頒布，標(biāo)志著我國已采納“參量認(rèn)可”方式。 |
