本安儀表纜總結(jié)版.doc

本安儀表纜總結(jié)版 本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)儀表電纜 一、產(chǎn)品用途該電纜具有低電容、低電感、優(yōu)異的屏蔽性能和抗干擾性能，適用于化工、石化、電力、煤氣石油氣工程、礦山等存在爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合,尤其適用于本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)。 二、產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)Q/12QT3091-1998 三、使用特性交流額定電壓300/500V電纜允許最高工作溫度聚乙烯絕緣70交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚丙烯絕緣90無(wú)鹵低煙阻燃聚烯烴絕緣70無(wú)鹵低煙阻燃交聯(lián)聚烯烴絕緣90和125兩種電纜允許最低工作溫度固定敷設(shè)-40非固定敷設(shè)-15電纜敷設(shè)溫度不低于0，低于0時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱。 電纜允許最小彎曲半徑鋼帶鋼絲纏繞鎧裝及銅帶屏蔽電纜不小于電纜外徑的12倍其他電纜不小于電纜外徑的6倍 四、本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)儀表電纜命名方法型號(hào)舉例IJYPVRP2421.024對(duì)1mm2多股銅導(dǎo)體聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套銅線編織分屏總屏本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)儀表軟電纜。 ZA-IJYPLVPL721.5（B）7對(duì)1.5mm27股銅導(dǎo)體阻燃聚乙烯絕緣阻燃聚氯乙烯護(hù)套鋁塑復(fù)合帶繞包分屏總屏本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)儀表電纜。 WDZ-IJYP2YDP2421.54對(duì)1.5mm2單根銅導(dǎo)體聚乙烯絕緣無(wú)鹵低煙阻燃聚烯烴護(hù)套銅塑復(fù)合帶繞包分屏銅帶繞包總屏計(jì)算機(jī)儀表電纜。 也可生產(chǎn)其他未列結(jié)構(gòu)和材料的本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)儀表電纜絕緣材料Y-聚乙烯或阻燃聚乙烯，YJ-交聯(lián)聚乙烯，V-聚氯乙烯、阻燃聚氯乙烯或低鹵低煙阻燃聚氯乙烯，YD-無(wú)鹵低煙阻燃聚烯烴，B-聚丙烯（）導(dǎo)體種類A為單根導(dǎo)體，B為7股導(dǎo)體組數(shù)每組芯數(shù)導(dǎo)體截面積mm2耐熱等級(jí)70、90等應(yīng)與材料相適應(yīng)鎧裝材料前半部表示鎧裝材料，2-鋼帶纏繞，3-鋼絲纏繞，9-鋼絲編織；后半部表示護(hù)套材料，2-聚氯乙烯類及其他材料，3-聚烯烴類總屏蔽材料P-銅線編織屏蔽，PX-鍍錫銅線編織屏蔽，PL-鋁塑復(fù)合帶繞包屏蔽，P2-銅帶繞包屏蔽R-多股軟導(dǎo)體,A類、B類導(dǎo)體省略護(hù)套材料Y-耐候性聚乙烯或阻燃聚乙烯，V-聚氯乙烯、阻燃聚氯乙烯或低鹵低煙阻燃聚氯乙烯，YD-無(wú)鹵低煙阻燃聚烯烴分屏蔽材料P-銅線編織屏蔽，PX-鍍錫銅線編織屏蔽，PL-鋁塑復(fù)合帶繞包屏蔽，P2-銅塑復(fù)合帶繞包屏蔽系列代號(hào)IJ-計(jì)算機(jī)儀表電纜阻燃特性非阻燃可省略，ZA-A類阻燃，ZB-B類阻燃，ZC-C類阻燃，DDZ-低鹵低煙阻燃，WDZ-無(wú)鹵低煙阻燃（S）防水型電纜，普通型省略 五、主要技術(shù)指標(biāo)名稱指標(biāo)分組電纜常用規(guī)格(線組數(shù)每組芯數(shù)導(dǎo)體截面mm2)20時(shí)導(dǎo)體直流電阻/km(124)(23)(0.52.5)標(biāo)稱截面mm2A或B類導(dǎo)體R類導(dǎo)體聚乙烯絕緣5000，阻燃聚乙烯絕緣100020001min A或B類（按GB12666.5-90試驗(yàn)）標(biāo)稱截面mm20.50.75指標(biāo)600.536.039.00.7524.526.01.01.251.518.114.512.119.515.513.32.57.417.9820時(shí)絕緣電阻Mkm工頻試驗(yàn)電壓V阻燃特性工作電容（1000HZ）PF/m1.01.251.52.57018090工作電容不平衡（1000HZ）PF/m分布電感H/m不大于0.60.75標(biāo)稱截面mm2指標(biāo)0.51.01.251.52.5感阻比H/15不大于1不大于5253550靜電感應(yīng)電壓（靜電電壓20KV）V電磁干擾感應(yīng)電壓（50HZ400A/m）mV輻射場(chǎng)透入強(qiáng)度(干擾場(chǎng)200MHZ,120dB)dB不大于85儀表防爆原理與本質(zhì)安全技術(shù)儀表防爆原理與本質(zhì)安全技術(shù)爆炸是怎樣發(fā)生的？當(dāng)下列三個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，爆炸就會(huì)發(fā)生1.現(xiàn)場(chǎng)存在易爆物質(zhì)，如易爆氣體。 2.現(xiàn)場(chǎng)存在氧氣。 3.現(xiàn)場(chǎng)存在引爆源，如足夠能量的火花或足夠高的物體表面溫度。 儀表防爆原理顯然，消除上述三個(gè)條件中的任何一個(gè)，就能防爆。 由于氧氣無(wú)處不在，難以控制。 所以，控制易爆氣體和引爆源為兩個(gè)最常用的防爆原理。 而在儀表行業(yè)還有第三個(gè)原理，即控制爆炸范圍。 原理一控制易爆氣體人為地在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)營(yíng)造出一個(gè)沒(méi)有易爆氣體的空間，將儀表安裝其中。 典型代表為正壓型防爆方法Ex p。 工作原理是在一個(gè)密封的箱體內(nèi)，充滿不含易爆氣體的潔凈空氣或惰性氣體，并保持箱內(nèi)氣壓略大于箱外氣壓，而將儀表安裝在箱內(nèi)。 常用于在線分析儀表的防爆和將計(jì)算機(jī)、PLC、操作站、打印機(jī)或其他儀表置于現(xiàn)場(chǎng)的正壓型防爆儀表盤。 原理二控制爆炸范圍人為地將爆炸局限在一個(gè)有限的范圍內(nèi)，使該范圍內(nèi)的爆炸不至于引起更大范圍的爆炸。 典型代表為隔爆型防爆方法Ex d。 工作原理是為儀表設(shè)計(jì)一個(gè)足夠堅(jiān)固的外殼或?qū)x表及電器安置在一個(gè)足夠堅(jiān)固的殼體內(nèi)，嚴(yán)格地按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，制造和安裝所有的界面，使在機(jī)殼內(nèi)發(fā)生的爆炸不至于引發(fā)機(jī)殼外危險(xiǎn)性氣體的爆炸。 顯然，這是一種苛刻的防爆方法。 不僅設(shè)計(jì)和制造的規(guī)范極其嚴(yán)格，而且安裝，接線和維修的操作規(guī)程也非常嚴(yán)格，容不得一點(diǎn)差錯(cuò)。 原理三控制引爆源人為地消除引爆源，既消除足以引爆的火花，又消除足以引爆的儀表表面溫升。 典型代表為本質(zhì)安全防爆方法Ex i。 工作原理是利用安全柵技術(shù)，將提供給現(xiàn)場(chǎng)儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆的儀表表面溫升的安全范圍內(nèi)。 依照中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)安全柵安全區(qū)一側(cè)所接設(shè)備發(fā)生任何故障（不超過(guò)250V電壓）時(shí)，本質(zhì)安全防爆方法能確?，F(xiàn)場(chǎng)的防爆安全。 Ex ia級(jí)本質(zhì)安全設(shè)備在正常工作、發(fā)生一個(gè)故障、發(fā)生兩個(gè)故障時(shí)均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。 本質(zhì)安全防爆方法能確保對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行帶電拆裝、檢查和維修時(shí)的防爆安全。 顯而易見(jiàn)，本質(zhì)安全法是最安全可靠的防爆方法。 因此，被允許用在最危險(xiǎn)的場(chǎng)合。 危險(xiǎn)場(chǎng)合危險(xiǎn)性的分級(jí)那么，如何評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)性呢？國(guó)際上有兩種常見(jiàn)的危險(xiǎn)場(chǎng)所分級(jí)方法。 中國(guó)和世界上大部分國(guó)家一樣，將存在有氣態(tài)或蒸汽態(tài)或霧態(tài)爆炸性混合物的危險(xiǎn)場(chǎng)所分成三個(gè)等級(jí)區(qū)域Zone0在此區(qū)域內(nèi)上述爆炸性混合物在正常工作時(shí)持續(xù)或長(zhǎng)期存在。 或者說(shuō)每年存在1000小時(shí)以上。 Zone1在此區(qū)域內(nèi)上述爆炸性混合物在正常工作時(shí)偶爾存在。 或者說(shuō)每年存在10小時(shí)以上，但不會(huì)超過(guò)1000小時(shí)。 Zone2在此區(qū)域內(nèi)上述爆炸性混合物極少存在，且即使存在也是短時(shí)間的。 或者說(shuō)每年只存在不到10小時(shí)。 此外，將存在塵埃狀爆炸性混合物的危險(xiǎn)場(chǎng)所分成兩個(gè)等級(jí)Zone10在此區(qū)域內(nèi)塵埃狀爆炸性混合物長(zhǎng)期存在。 Zone11在此區(qū)域內(nèi)塵埃狀爆炸性混合物短期存在。 北美的美國(guó)和加拿大與眾不同，將存在氣態(tài)和塵埃狀的爆炸性混合物的危險(xiǎn)場(chǎng)所分成兩個(gè)等級(jí)區(qū)域Division1在此區(qū)域內(nèi)氣態(tài)或塵埃狀的爆炸性混合物連續(xù)地、經(jīng)常性地、較長(zhǎng)時(shí)間地存在。 或者說(shuō)每年存在100小時(shí)以上。 Division2在此區(qū)域內(nèi)氣態(tài)或塵埃狀的爆炸性混合物偶爾、間斷性地、短暫地存在。 或者說(shuō)每年存在不超過(guò)100小時(shí)。 防爆方法對(duì)危險(xiǎn)場(chǎng)合的適用性依照中國(guó)和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各等級(jí)危險(xiǎn)場(chǎng)合所適用的防爆方法如下Zone0Ex ia本質(zhì)安全型防爆方法Ex s經(jīng)特別認(rèn)證批準(zhǔn)的特殊防爆方法Zone1適用于Zone0的防爆方法Ex i本質(zhì)安全型防爆方法Ex p正壓型防爆方法Ex d隔爆型防爆方法Ex e增安型防爆方法Ex m澆封型防爆方法Ex q充砂型防爆方法Ex o充油型防爆方法Zone2適用于Zone0和Zone1的防爆方法Ex n無(wú)火花型防爆方法依照美、加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，每款防爆儀表均會(huì)標(biāo)明適用于Division1或Division2。 而本質(zhì)安全型防爆方法適用于所有的危險(xiǎn)場(chǎng)合。 可以看出，允許選用何種防爆方法完全取決于儀表被安裝在哪個(gè)等級(jí)的危險(xiǎn)場(chǎng)合下。 本質(zhì)安全型防爆方法被允許用在任何危險(xiǎn)場(chǎng)合。 還可以看出，允許選用何種防爆方法并不直接取決于現(xiàn)場(chǎng)存在的爆炸性混合物的危險(xiǎn)性。 例如，如果需要將儀表安裝在Zone0，則即便所涉及的爆炸性氣體并不是最危險(xiǎn)的，也必須選用本質(zhì)安全型防爆方法。 爆炸型氣體危險(xiǎn)性的分類各種防爆方法均根據(jù)爆炸性混合物的危險(xiǎn)性規(guī)定了具體的防爆安全參數(shù)。 下面著重介紹對(duì)氣態(tài)爆炸性混合物危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)和分類。 評(píng)價(jià)爆炸性氣體的危險(xiǎn)性，主要考量該氣體與爆炸可能性有關(guān)的三個(gè)特性1.爆炸性氣體與空氣混合的可爆濃度范圍。 這種可爆范圍越寬，則該氣體就越危險(xiǎn)。 例如，氫氣與空氣的混合濃度從大約4%至75%均有可能爆炸；而丙烷的可爆濃度則為大約2%至9%。 可見(jiàn)，從這一點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)，氫氣的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于丙烷。 2.爆炸性氣體與空氣的混合氣體對(duì)引爆火花能量的敏感性。 可能引爆的火花能量越小，則該氣體就越危險(xiǎn)。 例如，氫氣與空氣混合后的最小引爆火花能量為0.019mJ；而乙烯與空氣混合后的最小引爆火花能量為0.060mJ。 所以，從這一點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)，氫氣比乙烯更危險(xiǎn)。 3.爆炸性氣體與空氣的混合氣體對(duì)物體表面溫度的敏感性。 可能引爆的物體表面溫度越低，則該氣體就越危險(xiǎn)。 例如，硝酸乙酯與空氣混合后，遇到100物體表面就可能爆炸；而氫氣與空氣混合后，即便遇到500的物體表面也不可能被引爆。 顯然，如果單從這一點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)，氫氣又不那么危險(xiǎn)了。 實(shí)際上，上述三個(gè)特性中的第一個(gè)與后兩個(gè)之間存在某種聯(lián)系。 只要控制了爆炸性氣體與空氣混合后可能引爆的最小火花能量和最低物體表面溫度，則整個(gè)可爆范圍便都可得到控制。 而后兩個(gè)特性則是相互獨(dú)立，不存在聯(lián)系的。 所以，對(duì)爆炸性氣體的分類就分別根據(jù)后兩個(gè)特性而做出。 根據(jù)可能引爆的最小火花能量，中國(guó)和歐洲及世界上大部分國(guó)家和地區(qū)將爆炸性氣體分類為四個(gè)危險(xiǎn)性等級(jí)工況類別氣體分類代表性氣體最小引爆火花能量礦井下I甲烷0.280mJ礦井外的工廠IIA丙烷0.180mJ IIB乙烯0.060mJ IIC氫氣0.019mJ美國(guó)和加拿大首先將散布在空氣中的爆炸性物體分成三個(gè)CLASS CLASS氣體和蒸汽CLASS塵埃CLASS纖維然后再將氣體和塵埃分成Group:Group代表性氣體或塵埃A乙炔B氫氣C乙烯D丙烷E金屬塵埃F煤碳?jí)m埃G谷物塵埃根據(jù)氣體對(duì)物體表面溫度的敏感性，國(guó)際上將爆炸性氣體分成六個(gè)溫度組別溫度組別安全的物體表面溫度155種常用爆炸性氣體的舉例T1450C氫氣、丙烯睛等46種T2300C乙炔、乙烯等47種T3200C汽油、丁烯醛等36種T4135C乙醛、四氟乙烯等6種T5100C二硫化碳T685C硝酸乙酯和亞硝酸乙酯在溫度組別的劃分上，世界各國(guó)基本一致。 美國(guó)和加拿大只是在上述六個(gè)大組基礎(chǔ)上，對(duì)幾個(gè)組別又進(jìn)行了細(xì)分而已。 上表可見(jiàn)，常用爆炸性氣體中的絕大多數(shù)屬于4以上溫度組別。 T5和T6總共只有3例。 儀表的防爆標(biāo)志根據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1- 2000、GB3836.4-2000對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備的定義如下本質(zhì)安全設(shè)備(intrinsicailly safeapparatus)在其內(nèi)部的所有電路部是本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備；關(guān)聯(lián)設(shè)備(associated apparatus)裝有本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路，且結(jié)構(gòu)使非本質(zhì)安全電路不能對(duì)本質(zhì)安全電路產(chǎn)生不利影響的電氣設(shè)備。 (注關(guān)聯(lián)設(shè)備可以是下列兩者中的任何一個(gè)a)使用在相適應(yīng)的爆炸性氣體環(huán)境中并且有GB3836.1規(guī)定的另一個(gè)防爆型式的電氣設(shè)備。 b)非防爆型式，不能在爆炸性氣體環(huán)境中使用的電氣設(shè)備例如記錄儀，它本身不再爆炸性氣體環(huán)境中，但是，它與處在爆炸性氣體環(huán)境中的熱電偶連接，這時(shí)只有記錄儀的輸入電路是本質(zhì)安全的。 )本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備在防爆型儀表的銘牌和樣本或產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中必須標(biāo)注防爆標(biāo)志。 而了解上述防爆基本知識(shí)的實(shí)用意義正在于識(shí)別儀表的防爆標(biāo)志，從而對(duì)儀表的可安裝區(qū)域和可涉及的爆炸性氣體一目了然。 例一Ex iallC T6這例防爆標(biāo)志的含義為標(biāo)志內(nèi)容符號(hào)含義防爆聲明EX符合某種防爆標(biāo)準(zhǔn)，如中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)防爆方法ia采用ia級(jí)本質(zhì)安全防爆方法。 可安裝在Zone0區(qū)氣體類別IIC被允許涉及IIC類爆炸性氣體溫度組別T6儀表表面溫度不超過(guò)85C例二Ex iallC這例防爆標(biāo)志為本質(zhì)安全關(guān)聯(lián)設(shè)備的標(biāo)志，其含義為標(biāo)志內(nèi)容符號(hào)含義防爆聲明EX符合某種防爆標(biāo)準(zhǔn)，如中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)防爆方法ia采用ia級(jí)本質(zhì)安全防爆方法。 可安裝在Zone0區(qū)的設(shè)備氣體類別IIC可連接的設(shè)備被允許涉及IIC類爆炸性氣體例三EEx iaIIC這例防爆標(biāo)志的含義為符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)、采用ia級(jí)本安防爆、可涉及l(fā)lC類爆炸性氣體的儀表。 沒(méi)有溫度組別說(shuō)明該儀表不與爆炸性氣體直接接觸。 如安全柵多為此防爆標(biāo)志。 上述兩例的現(xiàn)場(chǎng)儀表和安全柵相配，可安裝在最危險(xiǎn)的場(chǎng)合，可涉及最危險(xiǎn)的氣體。 例四Ex de(ib)llC T46該儀表符合某種防爆標(biāo)準(zhǔn)，并同時(shí)采用了隔爆、增安和ib級(jí)本質(zhì)安全防爆方法，可涉及IIC類氣體，且儀表表面溫度不超過(guò)85135。 如某款電磁流量變送器采用隔爆供電、增安接線盒，而信號(hào)為ib級(jí)本安。 當(dāng)使用環(huán)境溫度范圍高限為4080時(shí)，儀表表面溫度不超過(guò)85135。 例五Division1;Class IGroup A;T6該儀表符合美國(guó)或加拿大防爆標(biāo)準(zhǔn)，可安裝在Division1，可涉及Group A氣體，儀表表面溫度不超過(guò)85。 這是美加標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的最高級(jí)的防爆儀表。 通常用文字說(shuō)明其具體防爆方法。 本質(zhì)安全防爆方法本質(zhì)安全防爆方法是利用安全柵技術(shù)將提供給現(xiàn)場(chǎng)儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆的儀表表面溫升的安全范圍內(nèi)，從而消除引爆源的防爆方法。 對(duì)于儀表檢測(cè)和控制回路而言，限制能量首先意味著限制電壓和電流。 又由于電容和電感能夠儲(chǔ)存和釋放電能量，因此電容和電感也須限制。 實(shí)踐中，人們利用火花試驗(yàn)裝置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定對(duì)不同危險(xiǎn)類別氣體的電能量限制參數(shù)。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中給出的常用電能量引爆曲線有電壓電流引爆曲線、電壓電容引爆曲線和電流電感引爆曲線等。 根據(jù)這些曲線，再考慮1.5倍的保險(xiǎn)系數(shù)，人們便可以確定在涉及某類氣體時(shí)，對(duì)指定回路的電能量限制參數(shù)。 例如，涉及IIC類氣體（如氫氣）時(shí)，對(duì)標(biāo)稱24VDC供電的回路（如變送器，電氣轉(zhuǎn)換器，電磁閥等）通常設(shè)定限壓值為28V。 依此限壓值查電壓電流引爆曲線，并考慮1.5倍的保險(xiǎn)系數(shù)，可確定此時(shí)的限流值應(yīng)為119mA。 依28V限壓值并考慮1.5倍的保險(xiǎn)系數(shù)后查電壓電容引爆曲線，可確定回路電容值應(yīng)限制在0.13F。 依119mA限流值并考慮1.5倍的保險(xiǎn)系數(shù)后查電流電感引爆曲線，可確定回路電感值應(yīng)限制在2.55mH。 為限制儀表的表面溫度，除需限制回路的開(kāi)路電壓和短路電流外，還要限制回路的最大功率。 本質(zhì)安全儀表和安全柵的防爆參數(shù)認(rèn)證本質(zhì)安全防爆回路，總是由一個(gè)本安現(xiàn)場(chǎng)儀表和作為回路限能關(guān)聯(lián)設(shè)備的安全柵配合組成。 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)儀表所產(chǎn)生或儲(chǔ)存的電能量不超過(guò)1.2V,0.1mA,20J和25mw時(shí)，被稱為簡(jiǎn)單儀表。 簡(jiǎn)單儀表無(wú)須本安認(rèn)證即可與已取得本安認(rèn)證的安全柵配合構(gòu)成本安防爆回路。 常見(jiàn)的簡(jiǎn)單儀表有溫度信號(hào)輸入熱電偶和熱電阻開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入干接點(diǎn)，如壓力開(kāi)關(guān)，溫度開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)，按鈕等開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出LED等若非簡(jiǎn)單儀表而采用本安防爆法，則必須取得本安防爆認(rèn)證，并與同樣取得本安防爆認(rèn)證的安全柵配合構(gòu)成本安防爆回路。 本安儀表或安全柵在認(rèn)證時(shí)，除確認(rèn)其防爆標(biāo)志外，通常還須確認(rèn)具體的安全參數(shù)。 本安儀表的主要安全參數(shù)包括Ui允許輸入的最大故障電壓Ii允許輸入的最大故障電流Pi允許輸入的最大功率Ci儀表的等效電容Li儀表的等效電感安全柵的主要安全參數(shù)包括Um允許施加在安全柵非本質(zhì)安全電路上而不會(huì)本質(zhì)安全性能失效的最高電壓Uo可能輸出的最大電壓，即安全限壓值lo可能輸出的最大電流，即安全限流值Po可能輸出的最大功率Co允許的最大回路電容Lo允許的最大回路電感工程設(shè)計(jì)人員和最終用戶可依據(jù)下表確認(rèn)本安儀表和安全柵的安全參數(shù)是否匹配表中Cc和Lc為電纜分布電容和電感。 本安儀表參數(shù)電纜參數(shù)安全參數(shù)匹配條件安全柵參數(shù)UmUo UlUo ILIo PlPo Cl+CcCo Ll+LcLo表中Cc和Lc為電纜分布電容和電感。 在中國(guó)，工程設(shè)計(jì)人員和最終用戶可依據(jù)國(guó)家授權(quán)認(rèn)證機(jī)構(gòu)簽發(fā)的本安儀表和安全柵的聯(lián)合取證確認(rèn)該本安回路的安全性。 安全柵的基本限能原理和基本限能電路安全柵限能，就是限制送往危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電壓和電流。 安全柵的基本限能原理如圖，所示。 齊納管Z用于限制電壓。 當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通放電，使齊納管兩端電壓始終保持在安全限壓值以下。 電阻R用于限制電流。 當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，即可將回路電流限制在安全限流值以下。 保險(xiǎn)絲F的作用是防止因齊納管被長(zhǎng)時(shí)間流過(guò)的大電流燒斷而導(dǎo)致回路限壓失敗。 當(dāng)超過(guò)安全限壓值的電壓加在回路上時(shí)，齊納管導(dǎo)通。 如果沒(méi)有保險(xiǎn)絲，流經(jīng)齊納管的電流會(huì)無(wú)限上升，最終燒斷齊納管，使回路失去限壓。 為確?；芈废迚喊踩ｋU(xiǎn)絲必須選用高速熔斷型。 其熔斷速度應(yīng)比齊納管可能被燒斷的速度快十倍。 采用圖1所示三冗余齊納管的安全柵基本限能電路結(jié)構(gòu)，能夠確保安全柵在正常工作、一個(gè)故障和二個(gè)故障時(shí)均能將輸出電能量可靠限制在安全參數(shù)規(guī)定的范圍內(nèi)。 從而滿足ia級(jí)本質(zhì)安全的要求。 石油化工行業(yè)自控專業(yè)本質(zhì)安全防爆設(shè)計(jì)初探在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，人們廣泛接受的防爆類型有隔爆型（Exd）、增安型（Exe）本質(zhì)安全型（Exi）、正壓型（Exp）、澆封型（Exm）和無(wú)火花型（Exn）等。 在眾多的防爆技術(shù)中，本質(zhì)安全（以下簡(jiǎn)稱本安）防爆技術(shù)具有防爆產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、允許在線測(cè)量和帶電維護(hù)等的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在石油化工裝置中。 本文通過(guò)筆者所掌握的資料和個(gè)人體會(huì)對(duì)本安防爆設(shè)計(jì)作了一些初步探討。 1.本安防爆系統(tǒng)概述本質(zhì)安全防爆技術(shù)是一種以抑制點(diǎn)火源能量為防爆手段的安全技術(shù)。 它的顯著特征是儀表設(shè)備及其連接的電纜所能釋放出的電能和熱能不可能導(dǎo)致爆炸性混合物的點(diǎn)燃。 一般來(lái)說(shuō)，本安防爆系統(tǒng)由本安型現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備及二者之間的連接電纜組成，如圖1所示。 2.本安防爆系統(tǒng)等級(jí)及應(yīng)用范圍2.1本安防爆系統(tǒng)等級(jí)圖1本安防爆系統(tǒng)示意圖本安防爆系統(tǒng)按其所適用的場(chǎng)所和安全程度可分為ia和ib兩個(gè)等級(jí)。 （1）a等級(jí)在正常工況發(fā)生1個(gè)故障和2個(gè)故障時(shí)，不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的儀表設(shè)備為ia級(jí)。 （2）ib等級(jí)在正常工況下發(fā)生1人故障時(shí)，不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的儀表設(shè)備為ib級(jí)。 這里的故障定義如下凡是電路中有1個(gè)元件損壞即為1個(gè)故障；如果由于該損壞的元件而引起電路參數(shù)改變并導(dǎo)致其他元件損壞都視為1個(gè)故障；2個(gè)元件均單獨(dú)損壞并導(dǎo)致一系列損壞可視為2個(gè)故障。 因此，可以認(rèn)為ia等級(jí)的儀表設(shè)備的安全程度要高于ib等級(jí)。 在防爆區(qū)域選用儀表設(shè)備等級(jí)時(shí)，通常是根據(jù)使用場(chǎng)所的爆炸危險(xiǎn)程度、安裝位置和維護(hù)周期等幾個(gè)要素決定。 如果儀表設(shè)備是用于爆炸危險(xiǎn)程度較高的場(chǎng)所，即處于0區(qū)或儀表設(shè)備的安裝位置不易維護(hù)的地方，都應(yīng)選擇ia等儀表設(shè)備。 如果不是上述情況，則可選擇ib等級(jí)的儀表設(shè)備。 2.2本安防爆應(yīng)用范圍設(shè)計(jì)防爆系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別和爆炸性氣體的性質(zhì)來(lái)確定系統(tǒng)的防爆類型。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.4-2000對(duì)氣體爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所防爆電氣設(shè)備先型規(guī)定見(jiàn)表1表1防爆危險(xiǎn)區(qū)域適用的電氣設(shè)備防爆類型 1、本質(zhì)安全型（ia）級(jí)0區(qū) 2、其它特別為0區(qū)設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備（特殊型） 1、適用于0區(qū)的防爆類型 2、隔爆型 3、增安型 4、充油型 5、正壓型 6、充砂型1區(qū) 7、其它特別為1區(qū)的防護(hù)類型（特殊型） 1、適用于0區(qū)及1區(qū)的防護(hù)類型2區(qū) 2、無(wú)火花型由此可見(jiàn)，本安防爆的適用范圍廣，防爆等級(jí)高，在一般情況下是唯一可用于0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所的防爆類型。 但本安防爆也并非在任何情況下都適用，比如現(xiàn)場(chǎng)儀表需外接電源220VAC（例某些現(xiàn)場(chǎng)分析儀、電磁閥等）的場(chǎng)合就可能做不到本安防爆。 3本安型防爆儀表系統(tǒng)認(rèn)證目前，世界上各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)本安防爆系統(tǒng)的檢驗(yàn)認(rèn)證方法歸納起來(lái)有以下兩種 （1）系統(tǒng)認(rèn)可，我國(guó)也稱為“聯(lián)合取證”，它是指把被檢驗(yàn)的指定關(guān)聯(lián)設(shè)備相組合所構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)認(rèn)可。 系統(tǒng)一經(jīng)認(rèn)可后，系統(tǒng)中任一設(shè)備不能被未經(jīng)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按這種組合方式檢驗(yàn)認(rèn)可過(guò)的任何其它型號(hào)、規(guī)格或不同制造廠里生產(chǎn)的相同型號(hào)、規(guī)格的本安設(shè)備或關(guān)聯(lián)設(shè)備代用。 （2）參量認(rèn)可（Parametric Approvals）獨(dú)立地對(duì)單臺(tái)儀表（本安儀表或關(guān)聯(lián)設(shè)備）進(jìn)行的檢驗(yàn)認(rèn)可，并分別給出一組相應(yīng)的安全參數(shù)。 用戶在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要比較本安儀表和關(guān)聯(lián)設(shè)備的安全參數(shù)，滿足一定的關(guān)系式，不需再經(jīng)防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)特別認(rèn)可即可自行構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。 按照“參量認(rèn)可”方式認(rèn)證的本安設(shè)備的安全參數(shù)如下Vmax正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的最高電壓；Imax正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的最高電流；Ci本安設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電容；Li本安設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電感；Pmaxi本安設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電感；關(guān)聯(lián)設(shè)備的安全參數(shù)如下Voc最高開(kāi)路電壓，即在正常工作或故障條件下可能傳送到危險(xiǎn)場(chǎng)所的最高電壓；Isc最高短路電壓，即在正常工作或故障條件下可能傳送到危險(xiǎn)場(chǎng)所的最高電流；Ca關(guān)聯(lián)設(shè)備允許外接的最大電容；La關(guān)聯(lián)設(shè)備允許外接的最大電感；Pmaxo關(guān)聯(lián)設(shè)備允許輸入的最大功率；只要本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的上述參數(shù)滿足下列關(guān)系式，不必經(jīng)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)認(rèn)可，就可構(gòu)成本安系統(tǒng)VmaxVoc ImaxIsc PmaxiPmaxo CiCaCc LiLaLc式中，Cc、Lc最高開(kāi)路電壓，即在正常工作或故障條件下可能傳送到危險(xiǎn)場(chǎng)所的最高電壓；但由于目前我國(guó)尚未建立起與“參量認(rèn)可”相銜接配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，到目前為止我國(guó)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)仍只主張采用“系統(tǒng)認(rèn)可”方法。 4本安系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)構(gòu)成本安必要條件有三個(gè)一是處于氣體爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的電氣設(shè)備本身貯能不會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)燃火花；二是安全場(chǎng)所的非本安電路傳送到危險(xiǎn)場(chǎng)所本安電氣設(shè)備的能量小于規(guī)定值；三是關(guān)聯(lián)電纜不會(huì)受到外界電磁場(chǎng)的干擾產(chǎn)生非本安能量。 這怙個(gè)條件中，第 一、二項(xiàng)屬于現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備與關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）的先型問(wèn)題，第三項(xiàng)屬于二者之間連接電纜的問(wèn)題。 所以，能否構(gòu)成一個(gè)合理有效的本安回路關(guān)鍵是要組合好這三者之間的關(guān)系。 4.1現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備對(duì)于石油化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備的選擇主要體現(xiàn)在選擇合適的現(xiàn)場(chǎng)電子式儀表。 選擇防爆型現(xiàn)場(chǎng)電子式儀表的基本條件是 （1）具有經(jīng)防爆部門認(rèn)證的棲安防爆標(biāo)志，且符合現(xiàn)場(chǎng)防爆要求； （2）其防爆證書(shū)（或設(shè)備銘牌）所標(biāo)注的關(guān)聯(lián)設(shè)備中具有擬選擇的安全柵型號(hào)（一般指與關(guān)聯(lián)設(shè)備的聯(lián)合防爆取證）； （3）電感、電容遠(yuǎn)小于擬選擇的安全柵負(fù)載參數(shù)。 凡經(jīng)防爆部門誰(shuí)過(guò)后一定等級(jí)的本安儀表或安全柵都可用于低于該防爆等級(jí)的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所。 4.2關(guān)聯(lián)設(shè)備類別優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)齊納式安全柵精確的信號(hào)響應(yīng)；價(jià)格低廉；體積小接地要求高；較易熔斷；由于回路壓降大導(dǎo)致回路供電電壓小隔離式安全柵能有效隔離；無(wú)需接地；能向現(xiàn)場(chǎng)變送器提供較高的供電電壓價(jià)格高；體積大關(guān)聯(lián)設(shè)備作為限能有效地保護(hù)危險(xiǎn)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在正常工作條件下能使系統(tǒng)完好地工作，而在故障條件下能限制到達(dá)危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓、電流。 通常關(guān)聯(lián)設(shè)備并不具有本安特性，但它能影響本安電路中的能量，來(lái)保持電路的本安性能。 安全柵是本安防爆系統(tǒng)中最常用的關(guān)聯(lián)設(shè)備。 常用的安全柵有齊納式安全柵和隔離式安全柵兩類。 它們的特點(diǎn)比較如表2所示安全柵的選用應(yīng)遵循以下原則 （1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)防爆要求，確定所需安全柵的防爆等級(jí)； （2）核查控制室儀表可能存在或產(chǎn)生的最高電壓，確定安全柵最高允許電壓；與安全柵相連的安全設(shè)備的工作電壓或可能產(chǎn)生的電壓不得超過(guò)安全柵的最高允許電壓。 某些安全設(shè)備比如彩色CRT可能產(chǎn)生的高壓可達(dá)上萬(wàn)伏，在本安系統(tǒng)中這些安全設(shè)備應(yīng)采用光電隔離等技術(shù)使之從本安系統(tǒng)中隔離開(kāi)來(lái)，或采用隔離柵隔離。 （3）考慮