安全柵 在實(shí)際應(yīng)用中的作用

1、防爆的概念防爆的概念 防爆的概念：指防止爆炸， 防止爆炸的產(chǎn)生必從三個(gè)必要條件來(lái)考慮，限制了其中的一個(gè)必要條件，就限制了爆炸的產(chǎn)生。 引起爆炸的三個(gè)必要條件： （1） 點(diǎn)燃源：包括明火、電氣火花、機(jī)械火花、靜電火花、高溫、化學(xué)反應(yīng)、光能等。 （2）氧氣：空氣。 （3）可燃物：能與氧氣（空氣）反應(yīng)的物質(zhì)，包括氣體、液體和固體。（氣體：氫氣，乙炔，甲烷等；液體：酒精，汽油；固體：粉塵，纖維粉塵等） 防爆的類別：隔爆型、增安型、本質(zhì)安全型（本安型）、正壓型、油浸型、充砂型、澆封型、氣密型、無(wú)火花型等。Page 22 防爆具體來(lái)講有很多種技術(shù)，而本安防爆技術(shù)和隔爆防爆技術(shù)又以其高安全性、高可操作性被廣

2、泛應(yīng)用。 （1）隔爆型：是指把能點(diǎn)燃爆炸性混合物的部件封閉在一個(gè)外殼內(nèi)，該外殼能承受內(nèi)部爆炸性混合物的爆炸壓力并阻止和周圍的爆炸性混合物傳爆。 （2）本質(zhì)安全型（本安型）：在正常運(yùn)行或在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃爆炸性混合物的電氣設(shè)備。 常用防爆等級(jí)示例：ExiaIICT5、ExdIIBT6 （1）Ex：防爆標(biāo)識(shí) （2）ia：防爆電氣產(chǎn)品的型式為本安型 d：防爆電氣產(chǎn)品的型式為隔爆型 （3）IIC：是使用在II類場(chǎng)所的IIC級(jí)別 （4）爆炸性氣體的引燃溫度為T4的組別Page 33本安型防爆技術(shù)的基本原理 在防爆類型中，本安型防爆安全程度最高，其電路貨設(shè)備本身就具有防爆功能。

3、電火花和熱效應(yīng)是引起爆炸性危險(xiǎn)氣體爆炸的主要點(diǎn)燃源。本安就是通過(guò)限制電火花和熱效應(yīng)兩個(gè)可能的點(diǎn)燃源的能量來(lái)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)燃爆炸性危險(xiǎn)氣體而產(chǎn)生爆炸。 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)氣體的爆炸。 本安防爆技術(shù)實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)，能很好的適用于工業(yè)自動(dòng)化儀表。有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，維護(hù)方便（可帶電工況下維護(hù)），安全可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。Page 44 本安防爆實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)防爆，

4、其防爆性能不僅與關(guān)聯(lián)設(shè)備有關(guān)，也與其相應(yīng)設(shè)備和連接線路有關(guān)。 本安防爆系統(tǒng)包括本安型電氣設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備、和外部配線（包括本質(zhì)安全電路和非本安電路）。 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，如變送器等。 關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）：一種安裝在安全場(chǎng)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。安全柵能將竄入到現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備的能量限制在安全值內(nèi)，從而確?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。 Page 55 比如：一個(gè)測(cè)量壓力的變送器是本安型設(shè)備，用在危險(xiǎn)場(chǎng)所，我們稱為一次儀表。向變送器提供電源及接收變送器壓力信號(hào)的設(shè)備用于安全場(chǎng)所，稱為二次儀表。這個(gè)二次儀表由于放在安全場(chǎng)所，按規(guī)范可以不必

5、做成防爆類型，但它通過(guò)導(dǎo)線向危險(xiǎn)場(chǎng)所中的本安型壓力變送器輸送電源，為了防爆，輸送的電源必須為本安型的。這時(shí)便可通過(guò)關(guān)聯(lián)設(shè)備把輸送電源的電路做成本安型，而其余電路可以為非本安型。安全柵（安全柵（safety barrier）安全柵（又稱安全保持器）安全柵（又稱安全保持器），是安裝在安全場(chǎng)所，置于本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間，將供給本質(zhì)安全電路的電壓或電流限制在一定安全范圍的裝置。一方面起到信號(hào)傳輸作用，一方面可以限制危險(xiǎn)信號(hào)流入危險(xiǎn)場(chǎng)合。 Page 77安全柵主要有齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。安全柵主要有齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。 齊納式安全柵的核心元件為齊納二極管，限流電齊納

6、式安全柵的核心元件為齊納二極管，限流電阻及快速熔斷絲。阻及快速熔斷絲。Page 88 為了能夠使用齊納安全柵，必須要有與工廠接地隔離的等電位接地系統(tǒng)，因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)能夠?qū)?lái)自于非危險(xiǎn)區(qū)域儀表的危險(xiǎn)能量進(jìn)行釋放。安全柵應(yīng)通過(guò)單點(diǎn)接到等電位接地系統(tǒng)。 本安系統(tǒng)接地應(yīng)滿足：（1）安全柵接地電阻必須1；（2）接地導(dǎo)線截面積4m或6m。（3）為接地可靠應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)，即在同一接地極上用雙根導(dǎo)線并聯(lián)接地。Page 99隔離式安全柵，不但有限能的功能還有隔離功能，它主要隔離式安全柵，不但有限能的功能還有隔離功能，它主要由回路限能單元、信號(hào)和電源隔離單元、信號(hào)處理單元組成。由回路限能單元、信號(hào)和電源隔離單元、信

7、號(hào)處理單元組成。Page 1010 簡(jiǎn)要說(shuō)明安全柵選取原則：（1）據(jù)現(xiàn)場(chǎng)防爆要求，確定所需安全柵防爆等級(jí)（2）根據(jù)控制室儀表可能存在或產(chǎn)生最高電壓來(lái)確定安全柵最高允許電壓（3）據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)，電源對(duì)滴的極性，確定安全柵的極性（4）考慮安全柵端電阻壓降的影響，確定系統(tǒng)能否正常工作（5）漏電流的影響對(duì)信號(hào)響應(yīng)的精度（6）安全柵允許的分布參數(shù)是否合乎要求Page 1111作用：作用： 由于安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無(wú)論控制室設(shè)備處于正?；蚬收蠣顟B(tài)，安全柵都能確保通過(guò)它傳送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。 現(xiàn)場(chǎng)防爆區(qū)必須使用安全柵，非防爆區(qū)可采用隔離措施，但為保

8、證數(shù)據(jù)的可靠性，一般都使用安全柵。 安全柵的作用就是使現(xiàn)場(chǎng)儀表起到本安的作用。它限制了去現(xiàn)場(chǎng)的能量，通過(guò)齊納二極管限制電壓，電阻限制電流，從而限制到現(xiàn)場(chǎng)的總能量，即使打火花，這個(gè)火花的能量也不足以點(diǎn)燃現(xiàn)場(chǎng)的爆炸危險(xiǎn)氣體。Page 1212 現(xiàn)場(chǎng)儀表只是本安防爆認(rèn)證的，那就必須使用安全柵。如果現(xiàn)場(chǎng)儀表通過(guò)了本安認(rèn)證，也通過(guò)了隔爆認(rèn)證，不加安全柵也可以，(有一種情況除外，就是現(xiàn)場(chǎng)儀表有2個(gè)接線腔， 一個(gè)是本安認(rèn)證，一個(gè)是隔爆認(rèn)證，這種情況下還是必須加安全柵)但是簡(jiǎn)單元件是用不著認(rèn)證的，比如熱電偶，熱電阻，開(kāi)關(guān)等即使沒(méi)有認(rèn)證，它們也可以直接加安全柵。Page 1313隔離式安全柵優(yōu)點(diǎn)：隔離式安全柵優(yōu)

9、點(diǎn)： 隔離式安全柵與齊納式安全柵相比，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(lái)許多方便，使越來(lái)越多用戶偏向的選擇隔離式安全柵。使用隔離式安全柵，可以將危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)回路信號(hào)和安全區(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(jiǎn)化了本安防爆系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的施工。 使用隔離式安全柵，大大增強(qiáng)了檢測(cè)和控制回路的抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性。使用隔離式安全柵，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表接地，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表為非隔離型的。 隔離式安全柵有許多保護(hù)功能電路，意外損壞的可能性較小，允許現(xiàn)場(chǎng)儀表帶電檢修，這樣可縮短工程開(kāi)車準(zhǔn)備時(shí)間和減少停車時(shí)間。Page 1414隔離式安全柵有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力。如開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)控制、mV、Pt100變?yōu)?20mA等等。這樣給現(xiàn)場(chǎng)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。 隔離式安全柵可以輸出兩路相互隔離的信號(hào)，可以有效地將兩個(gè)系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)，避免系統(tǒng)之間互相影響。回路供電隔離式安全柵既保持有源隔離式安全柵的優(yōu)點(diǎn)，又有齊納式安全柵一樣的接線方便，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)。Page 1515 本安系統(tǒng)的安全評(píng)定 目前，本安系統(tǒng)有兩種認(rèn)證方法：回路認(rèn)證和參量認(rèn)證?；芈氛J(rèn)證除了對(duì)本安儀表，安全柵，本安電纜分別認(rèn)證外，還對(duì)本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備按特定組合進(jìn)行