第5章仪表本安防爆技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 仪表防爆安全技术,5.1,防爆基础理论,在石油、化工、煤炭等生产企业中，某些生产场所存在着,易燃易爆的气体、蒸气或固体粉尘,，它们与空气混合成为具有火灾或爆炸危险的混合物,(,爆炸性混合物,),，使其周围空间成为具有不同程度爆炸危险的场所,(,爆炸性环境,),。,安装在这些场所的检测仪表和执行器如果产生的火花或热效应能量能点燃危险混合物，就会引起火灾或爆炸。,因此，用于危险场所的控制仪表必须具有防爆性能。,1.,爆炸性物质分类,在我国，爆炸性物质分为三类：,I,类：矿井甲烷；,II,类：爆炸性气体混合物；,III,类：爆炸性粉尘和纤维。,II,类爆炸性气体分级,:,a.,爆炸性气体分组,气体名称,甲烷,丙烷,乙烯,氢气,乙炔,IEC,标准,I,II A,II B,II C,北美标准,D,C,B,A,点燃特性,难 易,温度组别,T1,T2,T3,T4,T5,T6,引燃温度,t,（,）,450,300t450,200t300,135t200,100t135,85 0.6V,VT,2,导通，分流,VT,3,的电流,VT,1,退饱和,V,ce,1,呈现较高的电阻,要求快速熔断丝熔断时间,0.6V,VT,3,导通，分流,VT,4,退饱和,V,ce,4,限流,（3）调制解调电路,调制：,VD,13,、VD,14,交替工作,送往,变送器的,DC420mA,交替通过,T,2,原边,解调：,T,2,副边1：1耦合,复合管,VT,7,VT,10,整流,-,-,2 执行端安全栅,用于控制室中调节器和现场执行器之间，是,420mA,调节信号送往现场的安检通道。,与检测端安全栅的区别：,信号传输方向相反，不需给现场供电。,电路原理基本相似。,5.4,本安防爆系统设计要求,安全火花防爆系统,电动仪表存在电路打火的可能。如果从电路设计就开始考虑防爆，把电路在短路、开路及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下，则此仪表称为安全火花防爆仪表。,5.4.1,本安防爆系统设计的一般要求,安全火花防爆仪表只能保证本仪表内部不发生危险火花，对其它仪表通过信号线传入的能量是否安全则无法保证。如果在与其它仪表的电路连线之间设置安全栅，防止危险能量进入，则完全做到了安全火花防爆。,构成安全火花防爆系统的二要素：,在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表（本安仪表）。,现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过安全栅（防爆栅）。,现场本安仪表（如变送器、执行器）,连线电缆,关联设备，常采用安全栅,1.,本安防爆系统组成,（,1,）现场本安仪表,表征仪表本安性能的参数主要包括：本安仪表在故障状态下的,最高输入电压,Ua,、,最大输入电流,Ia,、,最大输入功率,Pa,；本安仪表的,最大内部等效电容,Ca,、,最大内部等效电感,La,等。,表征电缆本安性能的参数包括：电缆最大允许分布电容,Cc,、电缆最大允许分布电感,Lc,。,（,2,）连接电缆,（,3,）关联设备,表征关联设备本安性能的基本参数包括：关联设备在故障状态下的,最高开路电压,Us,、,最大短路电流,Is,、,最大功率,Ps,、允许的,最大外部电容,Cs,和,最大外部电感,Ls,。,（,1,）现场本安仪表的防爆标志级别不能高于关联设备（安全栅）的防爆标志级别。,（,2,）关联设备与现场本安仪表之间必须同时满足以下关系：,（,3,）连接电缆长度的分布参数必须同时满足以下关系：,2.,本安防爆系统设计的基本要求,1.,本安现场总线系统,5.4.2,现场总线本安防爆技术,（,1,）关联设备,采用隔离式安全栅,（,2,）本安现场仪表,本安现场仪表设计的关键在于降低每台设备工作所需的工作电压和电流。目前，一般控制在,I,20mA,、,U,32V,。,（,3,）终端器,终端器本质上是一个阻容元件,在其设计中主要考虑：在电容器短路故障时，电阻会直接并接在总线上，导致通信故障，同时关联设备的全部输出功率会施加在该电阻上，使电阻的表面温度升高，甚至超过相应的温度组别要求。一般情况下，温度组别设计为,T4,。,参数,关联设备,本安设备,终端器,设备防爆标志,Ex ia IIC,Ex ia IIC T4,Ex ia IIC T4,最高开路电压,/,输入电压,24V,24V,24V,最大短路电流,/,输入电流,250mA,250mA,250mA,最大输出功率,/,输入功率,1.2W,1.2W,1.2W,最大内部电容,-,5F,-,最大内部电感,-,20H,-,