《執(zhí)行器及安全柵下》

1、過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章4.2安全柵安全柵安全柵（又稱(chēng)防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制安全柵（又稱(chēng)防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)線(xiàn)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。系統(tǒng)信號(hào)線(xiàn)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(chēng)為爆炸性混合物。圍內(nèi)傳播的混和物，稱(chēng)為爆炸性混合物。含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱(chēng)為爆炸性環(huán)境。含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱(chēng)為爆炸性環(huán)境。 按爆炸性混

2、合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時(shí)間和危險(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)。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章對(duì)于對(duì)于類(lèi)電氣設(shè)備，電路電壓限制在類(lèi)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 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(lèi)爆炸性混合物種類(lèi) 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、

3、丙酮、氨、一氧化碳 7070i120120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(lèi)設(shè)備；有爆炸性氣體的類(lèi)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(lèi)設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠類(lèi)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(lèi)設(shè)備。類(lèi)設(shè)備。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章 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

4、能。如果從電路設(shè)計(jì)電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計(jì)就開(kāi)始考慮防爆，把電路在短路、開(kāi)路及誤操作等各就開(kāi)始考慮防爆，把電路在短路、開(kāi)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點(diǎn)火種狀態(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(chēng)為安全火花防爆儀表。能量之下，則此儀表稱(chēng)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)生危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(guò)信號(hào)線(xiàn)傳入的能量是否安全險(xiǎn)火花，對(duì)其它儀表通過(guò)信號(hào)線(xiàn)傳入的能量是否安全則無(wú)法保證。如果在與其它儀表的電路連線(xiàn)之間設(shè)置則無(wú)法保證。如果在與其它儀表的電路連線(xiàn)之間設(shè)置安全柵

5、，防止危險(xiǎn)能量進(jìn)入，則完全做到了安全火花安全柵，防止危險(xiǎn)能量進(jìn)入，則完全做到了安全火花防爆。防爆。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章構(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(guò)安全柵（防爆柵）。經(jīng)過(guò)安全柵（防爆柵）。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章安全柵是傳遞正常信號(hào)、阻止危險(xiǎn)能量通過(guò)的保安全柵是傳遞正常信號(hào)、阻止危險(xiǎn)能量通過(guò)的保險(xiǎn)器件。險(xiǎn)器件。如在信號(hào)通路上

6、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(chēng)作電阻式安全柵。其缺點(diǎn)是正常信號(hào)也衰減，且防稱(chēng)作電阻式安全柵。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過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章存在的問(wèn)題：存在的問(wèn)題：q有兩點(diǎn)以上接地，會(huì)造成信號(hào)通過(guò)大地短路或有兩點(diǎn)以上接地，會(huì)造成信號(hào)通過(guò)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(guò)大對(duì)儀表正常的工作仍有影

7、響，阻值過(guò)大影響儀表的恒流特性，過(guò)小起不到限流作用。影響儀表的恒流特性，過(guò)小起不到限流作用。 基本設(shè)想：用二基本設(shè)想：用二極管極管VD1、VD2進(jìn)行限進(jìn)行限壓，用電阻壓，用電阻R1、R2及及熔斷絲熔斷絲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過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章（2）由）由VD1VD4和和F1 F2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

8、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420mA范圍內(nèi)范圍內(nèi)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)后的齊納式安全柵過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章正常時(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(guò)流時(shí)過(guò)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 0.6VVT3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過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章（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(guò)交替通過(guò)T2原邊原邊解調(diào)：解調(diào)： T2副邊副邊1：1耦合耦合復(fù)合管復(fù)合管VT7VT10整流整流 -過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第4章章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： 信號(hào)傳輸