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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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隔離式安全柵的基礎(chǔ)知識(shí)

隔離式安全柵的基礎(chǔ)知識(shí)

2010/12/2 22:49:01

       隔離式安全柵采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu),同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比,雖然價(jià)格略高,但它其它方面的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶(hù)應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益:  1.由于采用了三方隔離方式,因此無(wú)需系統(tǒng)接地線(xiàn)路,給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。  2.對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。  3.由于信號(hào)線(xiàn)路無(wú)需共地,使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng),從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。  4.隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力,能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號(hào),這是齊納式安全柵所無(wú)法做到的。  5.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào),以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用,并保證兩設(shè)備信號(hào)不互相干擾,同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。  因此,對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出,隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途,雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵,但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮,其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表,隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵,在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用.  本安設(shè)備標(biāo)志定義  其中:Ex — 防爆標(biāo)志  (ia)—防爆等級(jí)  ⅡC— 氣體組別

  本公司產(chǎn)品防爆級(jí)別:Ex (ia)ⅡC

防爆等級(jí)

在正常工作狀態(tài)下,1個(gè)故障或2個(gè)故障狀態(tài)下都不會(huì)點(diǎn)燃危險(xiǎn)氣體,回路必須保證在兩個(gè)故障同時(shí)出現(xiàn)時(shí)仍然保證安全特性。“ia ”類(lèi)電氣設(shè)備對(duì)易受干擾的元器件必須采用“三重化”設(shè)計(jì)。“ib”類(lèi)電氣設(shè)備只能保證在1個(gè)故障狀態(tài)下不會(huì)點(diǎn)燃危險(xiǎn)氣體。

  氣體組別

  Ⅰ組電氣設(shè)備:用于易受甲烷影響的煤礦環(huán)境中。

  Ⅱ組電氣設(shè)備:可用于除煤礦以外的爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中。

  Ⅱ組電氣設(shè)備根據(jù)易燃性物質(zhì)的不同點(diǎn)燃能量進(jìn)一步細(xì)分。

  各子組用大寫(xiě)英文子母區(qū)分,從下表中可以看出,C子組所需要的點(diǎn)燃能量最少,即在該組電氣設(shè)備中,C組設(shè) 備具備通用性。

  常見(jiàn)易燃性物質(zhì)的分組

  爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所的區(qū)域劃分

  在安全防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及防爆產(chǎn)品的選型中,除了需要對(duì)爆炸性環(huán)境中存在的氣體進(jìn)行分級(jí)、分組外,還應(yīng)根據(jù)爆炸性氣體出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間對(duì)爆炸性氣體危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行區(qū)域劃分:本公司產(chǎn)品適用于0區(qū),同時(shí)適用1區(qū)和2區(qū)。

  色標(biāo)

  黃色端(非本安側(cè))接線(xiàn)通往安全區(qū).

  藍(lán)色端(本安側(cè))接線(xiàn)通往危險(xiǎn)區(qū)

隔離式安全柵的工作原理:

  安全柵的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所,及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí),齊納管導(dǎo)通,使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后,適當(dāng)選擇電阻值,可將回路電流限制在安全限流值以下。

  與齊納安全柵相比,隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外,還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號(hào)處理單元三部分組成,基本功能電路如圖2所示。回路限能單元為安全柵的核心部分。此外,輔助有用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的回路供電電路和用于儀表信號(hào)采集的檢測(cè)電路。信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)安全柵的功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。

  工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般需要采用兩線(xiàn)制傳輸方式的配電器,既要為諸如壓力變送器等一次儀表提供24V 配電電源,同時(shí)又要對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算、和進(jìn)行抗干擾處理后,再輸出隔離的電流和電壓信號(hào),供后面的二次儀表或其它儀表使用。 但一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不但需要兩線(xiàn)制傳輸,既提供配電電源又有信號(hào)隔離功能,同時(shí)還需要具有安全火花型防爆的性能,可靠地防止電源高壓與信號(hào)之間的混觸,利用電流、電壓雙重化限制回路,把進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—安全柵。

  隔離式安全柵,基本有檢測(cè)端安全柵和操作端安全柵兩種類(lèi)型。檢測(cè)端安全柵與兩線(xiàn)制變送器配套使用;操作端安全柵與電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門(mén)配套使用。也有信號(hào)輸入等類(lèi)型隔離式安全柵。

  由于隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施,不僅能防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng),提高系統(tǒng)的本安防爆性能,而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力,大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 24VDC 電源經(jīng)DC-AC-DC變換后,輸出模塊電路所需要的多種電壓。

  檢測(cè)端隔離式安全柵的原理是:模塊電路將通過(guò)本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?.2-1VDC后,送入模塊內(nèi)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算和進(jìn)行抗干擾處理后,再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號(hào),供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個(gè)隔離的18.5∽28.5VDC電壓,通過(guò)本安能量限制電路做為供給兩線(xiàn)制變送器的工作電壓。本安能量限制電路能限制大電流或高電壓的危險(xiǎn)信號(hào)竄入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

  操作端隔離式安全柵的原理是:將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mA DC信號(hào)隔離后再輸出4-20mA DC 的信號(hào),通過(guò)本安能量限制電路供給電氣轉(zhuǎn)換器或現(xiàn)場(chǎng)的電氣閥門(mén)定位器使用。

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安全柵的使用方法:

       1. 隔離式安全柵應(yīng)安裝在非危險(xiǎn)場(chǎng)所。

  2. 隔離式安全柵通往現(xiàn)場(chǎng)(危險(xiǎn)場(chǎng)所)的軟銅導(dǎo)線(xiàn)截面積必須大于0.5mm2。

  3. 連接導(dǎo)線(xiàn)的絕緣強(qiáng)度大于500V。

  4. 隔離式安全柵本安端(有藍(lán)色標(biāo)記)和非本安端電路配線(xiàn),不得接錯(cuò)和混淆。本安導(dǎo)線(xiàn)宜選用藍(lán)色作為本安標(biāo)記。本安導(dǎo)線(xiàn)和非本安導(dǎo)線(xiàn)在匯線(xiàn)槽中應(yīng)分開(kāi)鋪設(shè),采用各自保護(hù)套管。隔離式安全柵的本安側(cè),不允許混淆有其它電源,包括其它本安電路的電源。

  5.隔離式安全柵與一次儀表組成本安安全防爆系統(tǒng)時(shí),必須經(jīng)國(guó)家指定的防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)認(rèn)可。WP8000-EX系列隔離式安全柵由國(guó)家防爆電氣監(jiān)督檢驗(yàn)中心,給出的Co,Lo分布參數(shù)是相對(duì)與ⅡC級(jí)(氫氣級(jí))的最大允許值對(duì)于ⅡB級(jí)環(huán)境可把該參數(shù)乘以3,對(duì)于ⅡA級(jí)環(huán)境可把該參數(shù)乘以8。傳輸線(xiàn)選用不同規(guī)格的電纜時(shí),其本身的電纜參數(shù)應(yīng)予高度重視,不得超過(guò)規(guī)定值。

  6. 對(duì)隔離式安全柵進(jìn)行單獨(dú)通電調(diào)試時(shí),必須注意隔離式安全柵的型號(hào)、電源極性、電壓等級(jí)及隔離式安全柵外殼接線(xiàn)端上的標(biāo)號(hào)。

  7. 嚴(yán)禁用兆歐表測(cè)試隔離安全柵端子之間的絕緣性。若要檢查系統(tǒng)線(xiàn)路絕緣性時(shí),應(yīng)先斷開(kāi)全部隔離式安全柵接線(xiàn),否則會(huì)引起內(nèi)部器件損壞。

  8. 凡與隔離安全柵相連接的現(xiàn)場(chǎng)儀表,均應(yīng)為有關(guān)防爆部門(mén)進(jìn)行防爆試驗(yàn)并取得防爆合格證的儀表。

  9. 如隔離式安全柵內(nèi)部模塊損壞需要維修或更換時(shí),原則上應(yīng)由制造廠承擔(dān)。用戶(hù)自行維修時(shí),應(yīng)按照有關(guān)的注意事項(xiàng),具體方法請(qǐng)按照維修的章節(jié)進(jìn)行(本質(zhì)安全型儀表的維修僅限于所述的范圍進(jìn)行,其外的維修應(yīng)與制造廠商量)。經(jīng)檢修后方能重新投入運(yùn)行。

  10. 隔離式安全柵的安裝、使用和維護(hù)應(yīng)嚴(yán)格遵照.GB 3836.15-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第15部分:危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安裝(煤礦除外)》的有關(guān)條款進(jìn)行。

  11. 取得防爆合格證的產(chǎn)品,不允許隨意更換影響防爆性能的元件或結(jié)構(gòu)

安裝中的注意事項(xiàng):

       1.安全柵應(yīng)安裝在安全場(chǎng)所,并環(huán)境條件能滿(mǎn)足本手冊(cè)《通用技術(shù)指標(biāo)》中的“使用條件”的要求。

  2.隔離式安全柵本安端(藍(lán)色標(biāo)記)和非本安端電路的接線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)在匯線(xiàn)槽中應(yīng)分開(kāi)鋪設(shè),各自采用獨(dú)立的保護(hù)套管。本安側(cè)的配線(xiàn)套管內(nèi)不允許有其它電源線(xiàn),包括其本安電路使用的電源線(xiàn)。

  3.通往危險(xiǎn)場(chǎng)所的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)選用有藍(lán)色標(biāo)記的本安導(dǎo)線(xiàn),導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)的軟銅面積必須大于0.5mm2,絕緣強(qiáng)度應(yīng)大于500V。

  4.在對(duì)隔離式安全柵進(jìn)行通電調(diào)試前,必須注意隔離式安全柵的型號(hào)、接線(xiàn)方法、線(xiàn)路極性等,是否符合設(shè)計(jì)及產(chǎn)品要求中的規(guī)定,否則可能對(duì)人身及設(shè)備造成傷害。

  5.嚴(yán)禁用兆歐表測(cè)試隔離安全柵端子之間的絕緣強(qiáng)度。如要檢查系統(tǒng)的絕緣強(qiáng)度,應(yīng)先斷開(kāi)全部的接線(xiàn),否則可能引起安全柵內(nèi)部快速熔斷器熔斷。

  6.在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)安全柵進(jìn)行編程前,必須先將所有接線(xiàn)斷開(kāi)再接入編程器,然后通電編程,否則可能引起不良后果。

  7.與隔離式安全柵相連的現(xiàn)場(chǎng)儀表,均應(yīng)通過(guò)經(jīng)國(guó)家認(rèn)定的防爆檢驗(yàn)部門(mén)的防爆試驗(yàn)、并取得防爆合格證的儀表。

  8.在設(shè)計(jì)、安裝、使用、維護(hù)隔離式安全柵時(shí),應(yīng)同時(shí)遵守本產(chǎn)品手冊(cè)中的說(shuō)明及《GB3836.15-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第十五部分:危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安裝(煤礦除外)》、《GB50058-1992 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)范》。

審核編輯(
王靜
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