執(zhí)行器及安全柵下課件

1、執(zhí)行器及安全柵下1 4.2 安全柵（又稱防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制安全柵（又稱防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制 系統(tǒng)信號(hào)線進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。系統(tǒng)信號(hào)線進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。 4.2.1 安全防爆的基本概念安全防爆的基本概念 在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維 狀的易燃物質(zhì)與空氣混合，點(diǎn)燃后燃燒將在整個(gè)范狀的易燃物質(zhì)與空氣混合，點(diǎn)燃后燃燒將在整個(gè)范 圍內(nèi)傳播的混和物，稱為爆炸性混合物。圍內(nèi)傳播的混和物，稱為爆炸性混合物。 含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱為爆炸性環(huán)境。含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱為爆炸性環(huán)境。 按爆炸性混合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時(shí)間和危

2、險(xiǎn)按爆炸性混合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時(shí)間和危險(xiǎn) 程度，又可將危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分成不同級(jí)別的危險(xiǎn)區(qū)。程度，又可將危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分成不同級(jí)別的危險(xiǎn)區(qū)。 執(zhí)行器及安全柵下2 對(duì)于對(duì)于類電氣設(shè)備，電路電壓限制在類電氣設(shè)備，電路電壓限制在30VDC時(shí)，各時(shí)，各 種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級(jí)。種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級(jí)。 表表4-1 4-1 爆炸性混合物的最小引爆電流爆炸性混合物的最小引爆電流 級(jí)級(jí) 別別 最小引爆電流（最小引爆電流（mA）爆炸性混合物種類爆炸性混合物種類 i120120甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳 7070i1201

3、20乙烯、乙醚、丙烯晴等乙烯、乙醚、丙烯晴等 i7070氫、乙炔、二硫化碳、市用煤氣、水煤氣、焦?fàn)t煤氣等氫、乙炔、二硫化碳、市用煤氣、水煤氣、焦?fàn)t煤氣等 不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同，不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同， 煤礦井下用電氣設(shè)備屬煤礦井下用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸性氣體的類設(shè)備；有爆炸性氣體的 工廠用電氣設(shè)備屬工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠類設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠 用電氣設(shè)備屬用電氣設(shè)備屬類設(shè)備。類設(shè)備。 執(zhí)行器及安全柵下3 4.2.2 安全火花防爆系統(tǒng)安全火花防爆系統(tǒng) 電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路 設(shè)計(jì)就

4、開始考慮防爆，把電路在短路、開路及誤操作設(shè)計(jì)就開始考慮防爆，把電路在短路、開路及誤操作 等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的 點(diǎn)火能量之下，則此儀表稱為安全火花防爆儀表。點(diǎn)火能量之下，則此儀表稱為安全火花防爆儀表。 安全火花防爆儀表只能保證本儀表內(nèi)部不發(fā)安全火花防爆儀表只能保證本儀表內(nèi)部不發(fā) 生危險(xiǎn)火花，對(duì)其它儀表通過信號(hào)線傳入的能量是否生危險(xiǎn)火花，對(duì)其它儀表通過信號(hào)線傳入的能量是否 安全則無法保證。如果在與其它儀表的電路連線之間安全則無法保證。如果在與其它儀表的電路連線之間 設(shè)置安全柵，防止危險(xiǎn)能量進(jìn)入，則完全做到了安全設(shè)置安全柵，防止

5、危險(xiǎn)能量進(jìn)入，則完全做到了安全 火花防爆。火花防爆。 執(zhí)行器及安全柵下4 構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素：構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素： 在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表必須是安全火花防在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表必須是安全火花防 爆儀表（本安儀表）。爆儀表（本安儀表）。 現(xiàn)場(chǎng)儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的電路連接必須現(xiàn)場(chǎng)儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的電路連接必須 經(jīng)過安全柵（防爆柵）。經(jīng)過安全柵（防爆柵）。 執(zhí)行器及安全柵下5 安全柵是傳遞正常信號(hào)、阻止危險(xiǎn)能量通過的保安全柵是傳遞正常信號(hào)、阻止危險(xiǎn)能量通過的保 險(xiǎn)器件。險(xiǎn)器件。 如在信號(hào)通路上串聯(lián)一定電阻，起限流作用，可如在信號(hào)通路上串聯(lián)一定電阻，起限流作用，可 稱作稱作電阻式安全

6、柵電阻式安全柵。其缺點(diǎn)是正常信號(hào)也衰減，且防。其缺點(diǎn)是正常信號(hào)也衰減，且防 爆定額低。爆定額低。 4.2.3 4.2.3 安全柵的工作原理安全柵的工作原理 如熱電偶如熱電偶 溫度變送器的溫度變送器的 輸入端輸入端 執(zhí)行器及安全柵下6 存在的問題：存在的問題： q有兩點(diǎn)以上接地，會(huì)造成信號(hào)通過大地短路或有兩點(diǎn)以上接地，會(huì)造成信號(hào)通過大地短路或 形成干擾（除安全柵接地外，相連儀表也有接地）形成干擾（除安全柵接地外，相連儀表也有接地） qR1、R2對(duì)儀表正常的工作仍有影響，阻值過大對(duì)儀表正常的工作仍有影響，阻值過大 影響儀表的恒流特性，過小起不到限流作用。影響儀表的恒流特性，過小起不到限流作用。 基

7、本設(shè)想：基本設(shè)想： 用二極管用二極管VD1、VD2進(jìn)進(jìn) 行限壓，用電阻行限壓，用電阻R 1、 、 R2及熔斷絲及熔斷絲F進(jìn)行限流。進(jìn)行限流。 4.2.3.1 齊納式安全柵齊納式安全柵 執(zhí)行器及安全柵下7 （2）由）由VD1VD4和和F1 F 2組成限壓電路。背 組成限壓電路。背 靠背的齊納管中點(diǎn)接地，改直接接地為保護(hù)時(shí)接地。靠背的齊納管中點(diǎn)接地，改直接接地為保護(hù)時(shí)接地。 （1）用晶體管限流電路取代固定電阻。）用晶體管限流電路取代固定電阻。VT3工工 作于零偏壓，作為恒流源向作于零偏壓，作為恒流源向VT1提供足夠的基極電流，提供足夠的基極電流， 保證信號(hào)在保證信號(hào)在4 42020mA范圍內(nèi)范圍內(nèi)

8、VT1處于飽和狀態(tài)。處于飽和狀態(tài)。 改進(jìn)后的齊納式安全柵改進(jìn)后的齊納式安全柵 執(zhí)行器及安全柵下8 正常時(shí)正常時(shí)VT1飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通 VR1 = 0.1 0.5V VT2不通不通 過流時(shí)過流時(shí)VR 1 0.6V VT2導(dǎo)通，分流導(dǎo)通，分流VT3的電流的電流 VT1退飽和退飽和 Vce1呈現(xiàn)較高的電阻呈現(xiàn)較高的電阻 v要求要求 快速熔快速熔 斷絲熔斷絲熔 斷時(shí)間斷時(shí)間 1 0.6V VT3導(dǎo)通，分流導(dǎo)通，分流 VT4退飽和退飽和 Vce4 限流限流 限流特性限流特性限壓特性限壓特性 執(zhí)行器及安全柵下15 （3 3）調(diào)制解調(diào)電路）調(diào)制解調(diào)電路 調(diào)制：調(diào)制： VD13、VD14交替工作交替工作送往送往變變 送器的送器的DC420mA 交替通過交替通過T2原邊原邊 解調(diào)：解調(diào)： T2副邊副邊1 1：1 1耦合耦合 復(fù)合管復(fù)合管VT7VT10整流整流 - - 執(zhí)行器及安全柵下16 2 2 執(zhí)行端安全柵執(zhí)行端安全柵 用于控制室中調(diào)節(jié)器和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間，是用于控制室中調(diào)節(jié)器和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間，是 420mA調(diào)節(jié)信號(hào)送往現(xiàn)場(chǎng)的安檢通道。調(diào)節(jié)信號(hào)送往現(xiàn)場(chǎng)的安檢通道。與檢測(cè)端安與檢測(cè)端安 全柵的區(qū)別：全柵的區(qū)別： 信