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常熟市常陽儀表科技有限公司

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本質(zhì)**型防爆技術(shù)原理特點(diǎn)

日期：2024-11-22 19:43

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摘要：

本質(zhì)**型防爆技術(shù)原理特點(diǎn)

1 引言

在許多化工工業(yè)過程中，需要處理一些易燃易爆的工藝介質(zhì)。為確保人員生命和生產(chǎn)裝置的財(cái)產(chǎn)安
全，防爆技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)及相關(guān)，形成一系列的行業(yè)、和國際標(biāo)準(zhǔn)，并隨著工業(yè)的
發(fā)展而發(fā)展。對(duì)于自動(dòng)化儀表，常用的防爆形式是本安型、隔爆型和增安型。由于電子技術(shù)的飛速
發(fā)展和低功耗電子器件的不斷誕生，本安防爆技術(shù)的得到了更為廣闊的推廣和應(yīng)用。特別是由于本質(zhì)
**型(簡(jiǎn)稱本安型)防爆形式與其他防爆形式相比，不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，而且還具有易操
作和維護(hù)方便等特點(diǎn)，因此這種通過抑制點(diǎn)火源能量為防爆手段的本安型防爆儀表已被制造商和用戶
接受。

2 本質(zhì)**防爆技術(shù)的原理與特點(diǎn)

2.1本質(zhì)**防爆技術(shù)的原理

本安防爆技術(shù)實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)。例如對(duì)于氫氣(ⅡC)環(huán)境，必須將電路功率限制在1.3W
左右。由此可見，本安技術(shù)能很好的適用于工業(yè)自動(dòng)化儀表。

針對(duì)電火花和熱效應(yīng)是引起性危險(xiǎn)氣體的主要引爆源，本質(zhì)**技術(shù)通過限制電火花和熱
效應(yīng)這兩個(gè)可能的引爆源來實(shí)現(xiàn)防爆。在正常工作和故障狀態(tài)下，當(dāng)儀表產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)的能
量小于一定程度時(shí)，低度表不可能點(diǎn)燃性危險(xiǎn)氣體而產(chǎn)生。它實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)
。原理是從限制能量入手，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。通常對(duì)于氫氣環(huán)境，也就是危險(xiǎn)程度高、易爆的環(huán)境，必須將功率限制在1.3W以
下。國際電工委員會(huì)(IEC)規(guī)定，在危險(xiǎn)程度高的危險(xiǎn)場(chǎng)所0區(qū)，只能采用Exia等級(jí)的本安防爆技術(shù)。
因此，本質(zhì)**防爆技術(shù)是一種**、可靠、適用范圍廣的防爆技術(shù)。本質(zhì)**型儀表設(shè)備按
**程度和使用場(chǎng)所不同，可分為Exia和Exib。Exia的防爆級(jí)別高于Exib。

Exia級(jí)本質(zhì)**儀表在正常工作狀態(tài)下以及電路中存在兩起故障時(shí)，電路元件不會(huì)發(fā)生燃爆。在ia型
電路中，工作電流被限制在100mA以下，適用于0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)。

Exib級(jí)本質(zhì)**儀表在正常工作狀態(tài)下以及電路中存在一起故障時(shí)，電路元件不發(fā)生燃。在ib型
電路中，工作電流被限制在150mA以下，適用于1區(qū)和2區(qū)。
本安型電氣閥門定位器,隔爆型電氣閥門定位器,防水型電氣閥門定位器,增安型電氣閥門定位器

本安型電氣閥門定位器,隔爆型電氣閥門定位器,防水型電氣閥門定位器,增安型電氣閥門定位器

（圖中所示：EP824本安型電氣閥門定位器）

2.2本質(zhì)**防爆技術(shù)的特點(diǎn)

(1)不需要設(shè)計(jì)制造工藝復(fù)雜、體積龐大且又笨重的隔爆外殼，因此，本安儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積
小、重量輕和造價(jià)低等特點(diǎn)。據(jù)資料，建立一個(gè)本安型和隔爆型開關(guān)傳輸回路的費(fèi)用之比約為1:4。

(2)可在帶電情況下進(jìn)行維護(hù)、標(biāo)定和更換儀表的部分零件等。

(3)**可靠性高。本安儀表不會(huì)因?yàn)榫o固螺栓的丟失或外殼結(jié)合面銹蝕、劃傷等人為原因而降低儀
表的**可靠性。

(4)由于本安防爆技術(shù)是一種“弱電”技術(shù)，因此，本安儀表的使用可以避免現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的觸電傷
亡事故的發(fā)生。

(5)適用范圍廣。本安技術(shù)是*可適用于0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所的防爆系統(tǒng)。

(6)對(duì)于像熱電偶等簡(jiǎn)單設(shè)備，不需特別認(rèn)證即可接入本安防爆系統(tǒng)。

可見，與其他任何防爆型式相比，采用本安防爆技術(shù)可給工業(yè)自動(dòng)化儀表帶來技術(shù)上的突出特點(diǎn)。

3 本安防爆技術(shù)在過程自動(dòng)化工程中的應(yīng)用

本質(zhì)**防爆系統(tǒng)由三部分組成:現(xiàn)場(chǎng)本質(zhì)**儀表、本質(zhì)**電纜及本質(zhì)**關(guān)聯(lián)設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)儀表
包括各種安裝在危險(xiǎn)場(chǎng)所的一次檢測(cè)儀表，以兩線制變送器為代表的本質(zhì)**點(diǎn)電纜帶有專用接地線
，以耐久性的純藍(lán)色與其它電纜相區(qū)別;關(guān)聯(lián)設(shè)備包括齊納式**柵、隔離式**柵、其他形式的具有
限流、限壓功能的保護(hù)裝置。能將竄入到現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備的能量限制在**值內(nèi)，從而確?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、
人員和生產(chǎn)的**。

系統(tǒng)回路以**柵為界分為本質(zhì)**電路和非本質(zhì)**電路。從**柵通過本質(zhì)**電纜連接到現(xiàn)場(chǎng)
儀表所構(gòu)成的電路為本質(zhì)**電路;從**柵到DCS以及到供電電源的電路為非本質(zhì)**電路。

4本質(zhì)**的防爆認(rèn)證

4.1本安防爆是整體防爆的概念

對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、**柵必須經(jīng)過授權(quán)認(rèn)證機(jī)構(gòu)防爆認(rèn)證，同時(shí)需要認(rèn)證機(jī)構(gòu)簽發(fā)的本
安儀表和**柵的聯(lián)合取證確認(rèn)該本安回路的**性?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為簡(jiǎn)單設(shè)備時(shí)無需本安認(rèn)證，即可與
已取得本安認(rèn)證的**柵配合構(gòu)成本安防爆回路。簡(jiǎn)單設(shè)備是指觸點(diǎn)開關(guān)、熱電偶、熱電阻、發(fā)光二
極管以及橋路等，設(shè)備中不含儲(chǔ)能元件。

4.2本質(zhì)**回路防爆認(rèn)證的原則

現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備，**柵認(rèn)證參數(shù)要匹配，匹配參數(shù)如表1所示。

表1 **柵認(rèn)證匹配參數(shù)

**柵參數(shù)	**柵參數(shù)匹配條件	本安儀表參數(shù)+電纜參數(shù)
Uoc	≤	Ui
Isc	≤	Ii
Ca	≥	Ci+Cc
La	≥	Li+Lc

其中:

Uoc:高開路電壓在高允許電壓范圍內(nèi)本安端開路時(shí)電壓大值;

Isc:大短路電流在高允許電壓范圍內(nèi)本安端短路時(shí)電流大值;

Ca:允許分布電容保證本質(zhì)**性能情況下本安端大允許外接電容;

La:允許分布電感保證本質(zhì)**性能情況下本安端大允許外接電感;

Ui:高輸入電壓施加到本質(zhì)**現(xiàn)場(chǎng)儀表上，不會(huì)使本質(zhì)**性能失效的高電壓;

Ii:高輸入電流施加到本質(zhì)**現(xiàn)場(chǎng)儀表上，不會(huì)使本質(zhì)**性能失效的大電流;

C:大內(nèi)部電容現(xiàn)場(chǎng)本安儀表內(nèi)總等效電容;

Li:大內(nèi)部電感現(xiàn)場(chǎng)本安儀表內(nèi)總等效電感;

Cc:本安電纜的分布電容;

Lc:本安電纜的分布電感。

5 本質(zhì)**儀表及回路的特殊要求

5.1對(duì)接地的要求

本質(zhì)**型儀表系統(tǒng)必須具有可靠的獨(dú)立接地。整個(gè)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)有四種類型的接地:本質(zhì)**型
儀表系統(tǒng)接地、信號(hào)回路接地、屏蔽接地和保護(hù)接地。信號(hào)回路接地與屏蔽接地可共用一個(gè)單獨(dú)的接
地極，本質(zhì)**儀表系統(tǒng)需獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，與其它接地網(wǎng)相距5m以上，一般要求本質(zhì)**地的接
地電阻小于1Q。其它兩種接地電阻按設(shè)計(jì)或規(guī)范要求一般在4Q以下。保護(hù)接地可接到電氣工程低壓電
氣設(shè)備的保護(hù)接地網(wǎng)上。

5.2對(duì)連接電纜的要求

從系統(tǒng)布線工程角度考慮，由于連接電纜存在分布電容和分布電感，使連接電纜成為儲(chǔ)能元件。它
們?cè)谛盘?hào)傳輸過程不可避免地存儲(chǔ)能量，一旦當(dāng)線路出現(xiàn)開路或短路時(shí)，這些儲(chǔ)能就會(huì)以電火花或熱
效應(yīng)的形式釋放出來，影響系統(tǒng)的本安性能。因此既要保證連接傳輸電纜不會(huì)受到外界電磁場(chǎng)干擾影
響及與其他回路混觸，又要限制布線長度和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所帶來的附加非本安能量，依此來確定電纜的
允許分布電容和允許分布電感，世界各防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要采取以集中參數(shù)的方式考慮電纜分布參數(shù)的
方法。

連接電纜本安性能的基本參數(shù)如下:

電纜大允許分布電容(Ci):
(Cc)=(Ck)×L

電纜大允許分布電感(Lc):
(Lc)=(Lk)×L

式中:Ck—電纜單位長度分布電容;
Lk—電纜單位長度分布電感;
L—實(shí)際配線長度。

本質(zhì)**電纜是一種低電容、低電感的電纜、與其它電纜相比具有優(yōu)異的屏蔽性能和抗干擾性能，
適用于危險(xiǎn)場(chǎng)所及其它防爆**要求較高的場(chǎng)合。在使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)本安線路內(nèi)的接地線與屏蔽連接線要可靠絕緣。

(2)信號(hào)回路的接地點(diǎn)應(yīng)在控制室側(cè)，當(dāng)采用接地型熱電偶和檢測(cè)部分已接地的儀表時(shí)，控制室側(cè)不
再接地。

(3)屏蔽電纜的備用芯線與電纜的屏蔽層，應(yīng)在同一側(cè)接信號(hào)回路地。

5.3設(shè)備溫度等級(jí)

設(shè)備溫度等級(jí)規(guī)定了設(shè)備表面的高允許溫度值，見表2。這主要基于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的考慮。在絕大
部分情況下，有較低溫度等級(jí)的設(shè)備購買和**方面費(fèi)用較高。通過比較，選用本安設(shè)備將更加有效
和經(jīng)濟(jì)。直接安裝在危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備需要考慮設(shè)備溫度等級(jí)，而關(guān)聯(lián)設(shè)備不需要進(jìn)行設(shè)備溫度等
級(jí)的部分。設(shè)備溫度等級(jí)一定要小于使用在該危險(xiǎn)場(chǎng)所環(huán)境中可燃物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度，否則會(huì)引起燃燒
。

表 2 溫度組別對(duì)照表
表面高溫度	450	300	200	135	100	85
溫度組別	T1	T2	T3	T4	T5	T6

5.4本安電氣設(shè)備的選用原則

(1)簡(jiǎn)單設(shè)備。按照GB3836.4-2000防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于電壓不超過1.2V、電流不超過0.1A，其功率不
超過25mW的電器設(shè)備可視為簡(jiǎn)單設(shè)備，他們的典型特點(diǎn)是儀表設(shè)備的內(nèi)部等效電感Li=0,內(nèi)部等效電
容Ci=0。此類設(shè)備可直接應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)。

(2)本安電氣設(shè)備。安裝于危險(xiǎn)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、必須明確以下問題:

●是否已按照DB3836.1-2000和GB3836.4-2000要求設(shè)計(jì)并已被防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)認(rèn)可的本安電氣設(shè)備
。

●防爆標(biāo)志規(guī)定的等級(jí)是否適用于使用的危險(xiǎn)場(chǎng)所的**要求。

●本安電路是否接地或接地部分的本按電路是否與**柵接口部分的有電路加以有效隔離。

●信號(hào)傳輸?shù)姆绞郊氨景搽姎庠O(shè)備的低工作電壓和回路正常工作電流。

在明確以上問題的基礎(chǔ)上，選擇相對(duì)應(yīng)的**柵。

(3)**柵的選用原則

●**柵的防爆標(biāo)志等級(jí)必須不低于本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的防爆標(biāo)志等級(jí)。

●確定**柵的端電阻及回路電阻可以滿足本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的低工作電壓。

●**柵的本安端**參數(shù)能夠滿足Uoc≤Ui、Isc≤Ii、Ca≥Ci+Cc、La≥Li+Lc的要求。

●**柵要與本安現(xiàn)場(chǎng)儀表的**極性及信號(hào)傳輸方式相匹配。

●做好相應(yīng)的保護(hù)工作，避免**柵的漏電電流影響本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常工作。

6結(jié)束語

雖然本安型儀表在儀表匹配、電纜的使用和接地等方面有許多特殊的要求，但隨著微電子技術(shù)、微
處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化儀表已趨于低功耗、電子化、小型化發(fā)展，更加容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安
全，綜上所述，對(duì)于自動(dòng)化儀表而言，本安防爆技術(shù)是一種比較理想的防爆技術(shù)，它也必將被廣泛應(yīng)
用于現(xiàn)場(chǎng)總線智能化儀表及現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。

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