防爆安全柵介紹.doc

防爆安全柵介紹1、安全柵的作用 本安防爆就是限制儀表的電火花和熱效應(yīng)的能量，防止儀表成為爆炸點燃源。本安儀表在設(shè)計上盡量降低工作能耗和表面溫度，并經(jīng)分析、認證確定在指定的工作電壓、電流下達到本質(zhì)安全。 安全柵作為連接本安儀表和控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)設(shè)備，采用嚴格可靠的限制能量方式，保證送到本安儀表的電壓、電流不超過本安儀表可以承受的范圍。防爆安全柵按結(jié)構(gòu)分類：電阻式安全柵；齊納式安全柵光電隔離式安全柵；變壓器隔離式安全柵。2、電阻式安全柵 利用電阻的限流作用，把流入危險側(cè)的能量限制在臨界值以下 3、齊納式安全柵 齊納式安全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 現(xiàn)能量的限制，保證危險區(qū)儀表與安全區(qū)儀表信號連接時安全限能，見圖2。它采用器件非常少、體積小、價格低，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。3.1、使用齊納式安全柵注意點 使用齊納式安全柵，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1。 使用齊納式安全柵，危險區(qū)現(xiàn)場本安儀表必須為隔離型的，非隔離型的儀表不能采用。 使用齊納式安全柵，對供電電源電壓影響非常大，電源電壓的波動可能會使齊納二極管的電流泄漏，從而引起信號的誤差或者發(fā)出錯誤電平，嚴重時會使快速保險絲燒斷而永久損壞，按規(guī)定齊納式安全柵內(nèi)部齊納管、限流電阻、保險絲整體澆封，一旦損壞無法修復(fù)。 使用齊納式安全柵，信號負極均要接至本安接地，這樣大大降低系統(tǒng)信號抗干擾能力，影響系統(tǒng)的可靠性，特別對DCS系統(tǒng)影響尤為突出。4、隔離式安全柵隔離式安全柵不但有限能功能，還有隔離功能，它主要由回路限能單元、信號和電源隔離單元、信號處理單元組成。其基本功能框圖見圖3。4.1、隔離式安全柵應(yīng)用的優(yōu)點 隔離式安全柵與齊納式安全柵相比，雖然價格要高一些，但是它許多優(yōu)點和特點還是給用戶帶來許多方便，使越來越多用戶偏向的選擇隔離式安全柵。 使用隔離式安全柵，可以將危險區(qū)的現(xiàn)場回路信號和安全區(qū)回路信號有效隔離。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)用時的施工。 使用隔離式安全柵，大大增強了檢測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)場儀表接地，允許現(xiàn)場儀表為非隔離型的。 隔離式安全柵有許多保護功能電路，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備時間和減少停車時間。 隔離式安全柵有較強的信號處理能力。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。 當用戶同時應(yīng)用DCS和ESD時，選用一進二出的安全柵，可以有效地將兩個系統(tǒng)隔離開來，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，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)。5、安全柵本安性能認證參數(shù) 安全柵本安性能認證參數(shù)由產(chǎn)品防爆認證時給出，參數(shù)含義如下： 最高電壓(交流有效值或直流Um)：施加到關(guān)聯(lián)設(shè)備非本質(zhì)安全連接裝置上,而不會使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓。 最高輸出電壓(Uo):在開路條件下,在設(shè)備連接裝置施加電達到最高電壓(包括Um和Ui)時,可能出現(xiàn)的本質(zhì)安全電路的最高輸出電壓(交流峰值或直流)。 最大輸出電流(Io): 來自電氣設(shè)備連接裝置的本質(zhì)安全電路的最大電流(交流峰值或直流)。 最大輸出功率(Po):能從電氣設(shè)備獲得的本質(zhì)安全電路最大功率。 最大外部電容(Co):可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上,而不會使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電容。 最大外部電感(Lo):可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上,而不會使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電感。6、安全柵的選用原則 安全柵的防爆標志等級必須不低于本安電氣設(shè)備的防爆標志的等級。 確定安全柵的端電阻及回路電阻可以滿足本安電氣設(shè)備的最低工作電壓。 安全柵的本安端安全參數(shù)能夠滿足本安參數(shù)防爆認證的要求。 根據(jù)本安電氣設(shè)備的電源極性及信號傳輸方式選擇與之相匹配的安全柵。 避免安全柵的漏電流影響本安現(xiàn)場設(shè)備的正常工作。 安全柵有兩大類，一類為齊納式安全柵，另一類為隔離式安全柵。7、安全柵的接地分析7.1、齊納式安全柵不接地,大電流可能引入危險區(qū) 齊納式安全柵如果不接地，如下圖4示。若當安全區(qū)內(nèi)配電故障導(dǎo)致一個對地高電勢（交流220V的相線）落在安全柵上時, 齊納管只限制齊納式安全柵導(dǎo)線之間的電壓Uo，但無法限制任何一線對地的電勢，該電勢將可能被引入危險區(qū)，一旦現(xiàn)場儀表對地絕緣隔離不好，對地產(chǎn)生短路，立即產(chǎn)生強大的地電流，這樣的高電勢和對地電流的能量并沒有得到限制，因此，極可能產(chǎn)生火花而引起危險。7.2、齊納式安全柵必須“本安接地”若安全柵有可靠接地，如下圖5示。當同樣的故障發(fā)生時，齊納管限制了對地的電勢，故障電流只能在安全區(qū)內(nèi)流過，這樣確保危險區(qū)的現(xiàn)場安全。這個接地也叫“本安接地”。7.3、隔離式安全柵無須“本安接地”當故障發(fā)生時，由于隔離式安全柵內(nèi)有可靠的隔離單元，它對地產(chǎn)生電勢，但對地電流不可能從