本質(zhì)安全儀表及回路的特殊要求
引言：雖然本質(zhì)安全儀表在儀表匹配、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。
1、對(duì)接地的要求
本質(zhì)安全型儀表系統(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)安全型儀表系統(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)安全儀表系統(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)安全地的接地電阻小于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。
（圖中所示：本質(zhì)安全型HEP-16電氣閥門定位器）
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(zhǎng)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:
電纜最大允許分布電容(Ci):
(Cc)=(Ck)×L
電纜最大允許分布電感(Lc):
(Lc)=(Lk)×L
式中:Ck—電纜單位長(zhǎng)度分布電容;
Lk—電纜單位長(zhǎng)度分布電感;
L—實(shí)際配線長(zhǎng)度。
本質(zhì)安全電纜是一種低電容、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，
適用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所及其它防爆安全要求較高的場(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。
3、設(shè)備溫度等級(jí)
設(shè)備溫度等級(jí)規(guī)定了設(shè)備表面的最高允許溫度值，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(gòu)買和安全方面費(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)引起燃燒爆炸。
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表 2 溫度組別對(duì)照表 |
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表面最高溫度 |
450 |
300 |
200 |
135 |
100 |
85 |
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溫度組別 |
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
T5 |
T6 |
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)并已被國(guó)家防爆檢驗(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)所的安全要求。
●本安電路是否接地或接地部分的本按電路是否與安全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)備的最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)的安全柵。
(3)安全柵的選用原則
●安全柵的防爆標(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)。
●確定安全柵的端電阻及回路電阻可以滿足本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的最低工作電壓。
●安全柵的本安端安全參數(shù)能夠滿足Uoc≤Ui、Isc≤Ii、Ca≥Ci+Cc、La≥Li+Lc的要求。
●安全柵要與本安現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全極性及信號(hào)傳輸方式相匹配。
●做好相應(yīng)的保護(hù)工作，避免安全柵的漏電電流影響本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常工作。 |
