第5章儀表本安防爆技術(shù)

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第五章 儀表防爆安全技術(shù),5.1,防爆基礎(chǔ)理論,在石油、化工、煤炭等生產(chǎn)企業(yè)中，某些生產(chǎn)場(chǎng)所存在著,易燃易爆的氣體、蒸氣或固體粉塵,，它們與空氣混合成為具有火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的混合物,(,爆炸性混合物,),，使其周圍空間成為具有不同程度爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所,(,爆炸性環(huán)境,),。,安裝在這些場(chǎng)所的檢測(cè)儀表和執(zhí)行器如果產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)能量能點(diǎn)燃危險(xiǎn)混合物，就會(huì)引起火災(zāi)或爆炸。,因此，用于危險(xiǎn)場(chǎng)所的控制儀表必須具有防爆性能。,1.,爆炸性物質(zhì)分類,在我國(guó)，爆炸性物質(zhì)分為三類：,I,類：礦井甲烷；,II,類：爆炸性氣體混合物；,III,類：爆炸性粉塵和纖維。,II,類爆炸性氣體分級(jí),:,a.,爆炸性氣體分組,氣體名稱,甲烷,丙烷,乙烯,氫氣,乙炔,IEC,標(biāo)準(zhǔn),I,II A,II B,II C,北美標(biāo)準(zhǔn),D,C,B,A,點(diǎn)燃特性,難 易,溫度組別,T1,T2,T3,T4,T5,T6,引燃溫度,t,（,）,450,300t450,200t300,135t200,100t135,85 0.6V,VT,2,導(dǎo)通，分流,VT,3,的電流,VT,1,退飽和,V,ce,1,呈現(xiàn)較高的電阻,要求快速熔斷絲熔斷時(shí)間,0.6V,VT,3,導(dǎo)通，分流,VT,4,退飽和,V,ce,4,限流,（3）調(diào)制解調(diào)電路,調(diào)制：,VD,13,、VD,14,交替工作,送往,變送器的,DC420mA,交替通過,T,2,原邊,解調(diào)：,T,2,副邊1：1耦合,復(fù)合管,VT,7,VT,10,整流,-,-,2 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,420mA,調(diào)節(jié)信號(hào)送往現(xiàn)場(chǎng)的安檢通道。,與檢測(cè)端安全柵的區(qū)別：,信號(hào)傳輸方向相反，不需給現(xiàn)場(chǎng)供電。,電路原理基本相似。,5.4,本安防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,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點(diǎn)火能量之下，則此儀表稱為安全火花防爆儀表。,5.4.1,本安防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求,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)線傳入的能量是否安全則無(wú)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，則完全做到了安全火花防爆。,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經(jīng)過安全柵（防爆柵）。,現(xiàn)場(chǎng)本安儀表（如變送器、執(zhí)行器）,連線電纜,關(guān)聯(lián)設(shè)備，常采用安全柵,1.,本安防爆系統(tǒng)組成,（,1,）現(xiàn)場(chǎng)本安儀表,表征儀表本安性能的參數(shù)主要包括：本安儀表在故障狀態(tài)下的,最高輸入電壓,Ua,、,最大輸入電流,Ia,、,最大輸入功率,Pa,；本安儀表的,最大內(nèi)部等效電容,Ca,、,最大內(nèi)部等效電感,La,等。,表征電纜本安性能的參數(shù)包括：電纜最大允許分布電容,Cc,、電纜最大允許分布電感,Lc,。,（,2,）連接電纜,（,3,）關(guān)聯(lián)設(shè)備,表征關(guān)聯(lián)設(shè)備本安性能的基本參數(shù)包括：關(guān)聯(lián)設(shè)備在故障狀態(tài)下的,最高開路電壓,Us,、,最大短路電流,Is,、,最大功率,Ps,、允許的,最大外部電容,Cs,和,最大外部電感,Ls,。,（,1,）現(xiàn)場(chǎng)本安儀表的防爆標(biāo)志級(jí)別不能高于關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）的防爆標(biāo)志級(jí)別。,（,2,）關(guān)聯(lián)設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)本安儀表之間必須同時(shí)滿足以下關(guān)系：,（,3,）連接電纜長(zhǎng)度的分布參數(shù)必須同時(shí)滿足以下關(guān)系：,2.,本安防爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求,1.,本安現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng),5.4.2,現(xiàn)場(chǎng)總線本安防爆技術(shù),（,1,）關(guān)聯(lián)設(shè)備,采用隔離式安全柵,（,2,）本安現(xiàn)場(chǎng)儀表,本安現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于降低每臺(tái)設(shè)備工作所需的工作電壓和電流。目前，一般控制在,I,20mA,、,U,32V,。,（,3,）終端器,終端器本質(zhì)上是一個(gè)阻容元件,在其設(shè)計(jì)中主要考慮：在電容器短路故障時(shí)，電阻會(huì)直接并接在總線上，導(dǎo)致通信故障，同時(shí)關(guān)聯(lián)設(shè)備的全部輸出功率會(huì)施加在該電阻上，使電阻的表面溫度升高，甚至超過相應(yīng)的溫度組別要求。一般情況下，溫度組別設(shè)計(jì)為,T4,。,參數(shù),關(guān)聯(lián)設(shè)備,本安設(shè)備,終端器,設(shè)備防爆標(biāo)志,Ex ia IIC,Ex ia IIC T4,Ex ia IIC T4,最高開路電壓,/,輸入電壓,24V,24V,24V,最大短路電流,/,輸入電流,250mA,250mA,250mA,最大輸出功率,/,輸入功率,1.2W,1.2W,1.2W,最大內(nèi)部電容,-,5F,-,最大內(nèi)部電感,-,20H,-,