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1、13.1 防爆安全的基本概念防爆安全的基本概念 在生产现场存在各种易燃，易爆气体或蒸汽，或在生产现场存在各种易燃，易爆气体或蒸汽，或者存在爆炸性粉尘，易燃纤维。它们与空气混合，具者存在爆炸性粉尘，易燃纤维。它们与空气混合，具有爆炸危险，其空间成为具有不同程度的有爆炸危险，其空间成为具有不同程度的爆炸危险场爆炸危险场所。所。第三章第三章 防爆安全栅防爆安全栅在大气条件下，气体蒸汽、簿雾、粉尘或纤维状在大气条件下，气体蒸汽、簿雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后燃烧将在整个范围内的易燃物质与空气混合，点燃后燃烧将在整个范围内传播的混和物，称为传播的混和物，称为爆炸性混合物爆炸性混合物。含有
2、爆炸性混合物的环境，称为含有爆炸性混合物的环境，称为爆炸性环境爆炸性环境。2一、危险场所的划分一、危险场所的划分 按国家按国家1987“爆炸危险场所电气安全规程爆炸危险场所电气安全规程”将爆炸危险将爆炸危险场所分为两类场所分为两类5级。级。1.第一类场所第一类场所 爆炸性气体或可燃蒸汽与空气混合形成爆炸性气体的爆炸性气体或可燃蒸汽与空气混合形成爆炸性气体的场所，按危险程度分为场所，按危险程度分为3级：级：0级区域：爆炸性气体连续地、短时间频繁出现、长时级区域：爆炸性气体连续地、短时间频繁出现、长时间存在；间存在；1 1级区域：爆炸性气体可能出现；级区域：爆炸性气体可能出现；2 2级区域：仅在不
3、正常情况下偶尔短时间出现。级区域：仅在不正常情况下偶尔短时间出现。32.第二类场所第二类场所 爆炸性粉尘或易燃纤维与空气混合形成爆炸性混合物的场爆炸性粉尘或易燃纤维与空气混合形成爆炸性混合物的场所所,按危险程度分为按危险程度分为2级：级：10级区域：爆炸性混合物连续地、短时间频繁出现、长时间级区域：爆炸性混合物连续地、短时间频繁出现、长时间存在；存在；11级区域：仅在不正常情况下偶尔出现爆炸性混合物。级区域：仅在不正常情况下偶尔出现爆炸性混合物。二、防爆仪表分类、分级和分组二、防爆仪表分类、分级和分组1.分类：分类：自动化仪表属于低压电气设备，在危险场所用的自动化仪自动化仪表属于低压电气设备，
4、在危险场所用的自动化仪表要按电气设备防爆规程管理。规程规定防爆电气可制成表要按电气设备防爆规程管理。规程规定防爆电气可制成隔爆型、本安型等隔爆型、本安型等10种结构类型。种结构类型。4 自动化仪表防爆结构主要有两种：自动化仪表防爆结构主要有两种：隔爆型：标志为隔爆型：标志为“d”；本安型：标志为本安型：标志为“i”。隔爆型仪表结构特点：隔爆型仪表结构特点：外壳耐压（外壳耐压（810）102Kpa；表壳温升低于爆炸性气体的自燃温度；表壳温升低于爆炸性气体的自燃温度；表壳结合面的缝隙宽度、深度按其容积和气体级别采取规表壳结合面的缝隙宽度、深度按其容积和气体级别采取规定的值。定的值。本安型仪表是指正
5、常状态和故障状态下，电路及设备产生本安型仪表是指正常状态和故障状态下，电路及设备产生的火花能量和达到的温度都不会引起易爆性气体爆炸的防爆类的火花能量和达到的温度都不会引起易爆性气体爆炸的防爆类型。现代本安防爆概念是指整个自动化系统的防爆性能符合本型。现代本安防爆概念是指整个自动化系统的防爆性能符合本质安全防爆要求。质安全防爆要求。5不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同，煤矿井不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同，煤矿井下用电气设备属下用电气设备属类设备；有爆炸性气体的工厂用电气设备类设备；有爆炸性气体的工厂用电气设备属属类设备；有爆炸性粉尘的工厂用电气设备属类设备；有爆炸性粉尘的工厂用电气
6、设备属类设备。类设备。对于对于类电气设备，电路电压限制在类电气设备，电路电压限制在30VDC时，各种爆炸时，各种爆炸性混合物按最小引爆电流分为三级。性混合物按最小引爆电流分为三级。爆炸性混合物的最小引爆电流爆炸性混合物的最小引爆电流级级 别别 最小引爆电流（最小引爆电流（mA）爆炸性混合物种类爆炸性混合物种类 i120120甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳化碳 7070i120120乙烯、乙醚、丙烯晴等乙烯、乙醚、丙烯晴等 i7070氢、乙炔、二硫化碳、市用煤气、水煤气、焦炉煤氢、乙炔、二硫化碳、市用煤气、水煤气、焦炉煤气等气等6 2
7、、安全火花防爆系统安全火花防爆系统 构成安全火花防爆系统的二要素：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）。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）。现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过安全栅（防爆栅）。73.本安自动化（安全火花）防爆系统的组成本安自动化（安全火花）防爆系统的组成 它包括两部分：安装在危险场所（现场）的本安电路；它包括两部分：安装在危险场所（现场）的本安电路；安装在非危险场所的非本安电路。安装在非危险场所的非本安电路。如图所示。为了防止非本安电路中过大能量进
8、入危险场所的本安电路，如图所示。为了防止非本安电路中过大能量进入危险场所的本安电路，两者之间采用防爆安全栅。使整个系统具有本安防爆性能。两者之间采用防爆安全栅。使整个系统具有本安防爆性能。84.本安防爆系统的特点本安防爆系统的特点 1）工作电压低，工作电流小；）工作电压低，工作电流小；正常工作电压正常工作电压24VDC，工作电流，工作电流 20mADC,故障电压故障电压35VDC，故障电流，故障电流 35mADC。仪表所用的电阻、电感、电容参数，保证在正常或故障仪表所用的电阻、电感、电容参数，保证在正常或故障状态所产生的火花能量不足以点燃爆炸性混合物；状态所产生的火花能量不足以点燃爆炸性混合物
9、；2）危险场所和非危险场所的电路用防爆安全栅隔离；）危险场所和非危险场所的电路用防爆安全栅隔离；3）现场仪表到控制室仪表的连线不得形成大的分布电容）现场仪表到控制室仪表的连线不得形成大的分布电容和电感；和电感；95.本安型防爆仪表的标志本安型防爆仪表的标志 本安型防爆仪表的标志为本安型防爆仪表的标志为“i”，按等级分为，按等级分为“ia”适用于适用于0区，区，“ib”适用于适用于1区。区。标志铭牌上的防爆标志分为四段：标志铭牌上的防爆标志分为四段：ExABC 其中其中Ex:防爆仪表；防爆仪表；A:防爆类型，例如防爆类型，例如d、ia、ib等；等；B:防爆类和级，例如防爆类和级，例如级、级、A、
10、B、C等；等；C:仪表外面温度级别，例如仪表外面温度级别，例如T1T6。例如防爆仪表标志铭牌上标志为例如防爆仪表标志铭牌上标志为ExdiaCT6，指兼有隔爆，指兼有隔爆和本安功能，可在和本安功能，可在C级级T6组以下级别使用的防爆仪表。组以下级别使用的防爆仪表。103.3 防爆安全栅原理防爆安全栅原理防爆安全栅按结构分类：齐纳安全栅，变压器隔防爆安全栅按结构分类：齐纳安全栅，变压器隔 离式安全栅。离式安全栅。按用途分类：按用途分类：输入端用，输入端用，输出端用。输出端用。一一.齐纳安全栅齐纳安全栅 111.输入端用齐纳安全栅输入端用齐纳安全栅1）配二线制变送器齐纳安全栅）配二线制变送器齐纳安全
11、栅 其原理电路及系统组成如图所示。图中主要由两部分组成：其原理电路及系统组成如图所示。图中主要由两部分组成：齐纳栅，变送器齐纳栅，变送器 齐纳栅包括：齐纳栅包括：电子集成化浮动电源电子集成化浮动电源ED，齐纳二极管齐纳二极管VD1、VD2，电子变阻式限流电路电子变阻式限流电路Z，快速熔断器，快速熔断器FU。注意：只能用于变送器和电源共地的测量系统，一般是单独电源供电。注意：只能用于变送器和电源共地的测量系统，一般是单独电源供电。122）双通道保护的齐纳安全栅）双通道保护的齐纳安全栅 13阻抗匹配问题：阻抗匹配问题：设设Ra:负载仪表阻抗，负载仪表阻抗，RL=r1+r2:传输线路阻抗，传输线路阻
12、抗，R0:变送器元件负载阻抗变送器元件负载阻抗 Ra+RL+RBR0式中式中R0（E-V0）/0.02其中：其中：V0变送器无负载工作电压，例如变送器无负载工作电压，例如12V;E：电源电压，一般：电源电压，一般2226VDC，按，按22V考虑。考虑。则则R0 500 一般一般Ra 250 ，RB130 （20mA），），则要求则要求RB RL 250 这类齐纳安全栅仅适用于这类齐纳安全栅仅适用于V0较低的变送器。选用时要特较低的变送器。选用时要特别注意阻抗匹配问题。别注意阻抗匹配问题。输入端齐纳安全栅还有：不接地热电偶和高内阻二次输入端齐纳安全栅还有：不接地热电偶和高内阻二次仪表配用，不接地
13、热电偶和低内阻二次仪表配用，仪表配用，不接地热电偶和低内阻二次仪表配用，三线三线制热电阻配用，脉冲输入量，带电容隔离开关量输入用等。制热电阻配用，脉冲输入量，带电容隔离开关量输入用等。142.输出端用齐纳安全栅输出端用齐纳安全栅 齐纳安全栅在安全侧接调节器类仪表的输出。在危险侧的负载仪表齐纳安全栅在安全侧接调节器类仪表的输出。在危险侧的负载仪表一般为电气转换器或电动阀门定位器。一般为电气转换器或电动阀门定位器。按调节器输出电路形式分为两种：按调节器输出电路形式分为两种：发射极输出，集电极输出发射极输出，集电极输出（1）配发射极输出型调节器的齐纳安全栅）配发射极输出型调节器的齐纳安全栅 15（2
14、）配集电极输出型调节器的齐纳安全栅）配集电极输出型调节器的齐纳安全栅 其电路和系统如图所示。调节器的两个输出端均不接地。其电路和系统如图所示。调节器的两个输出端均不接地。需要用双通道齐纳安全栅。安全栅的需要用双通道齐纳安全栅。安全栅的1和和3（安全侧）接调（安全侧）接调节器输出，节器输出，2和和4接负载（现场危险侧），接负载（现场危险侧），1和和3端出现危险端出现危险的高电压分别由两组安全栅保护。的高电压分别由两组安全栅保护。16 S2000系列齐纳安全栅能与各种现场的一次仪表如：系列齐纳安全栅能与各种现场的一次仪表如：420mA的压力、的压力、温度、流量、电信号变送器；电器转换器、电气阀门定
15、位器、各类热电温度、流量、电信号变送器；电器转换器、电气阀门定位器、各类热电偶、热电阻、开关量、报警器、脉冲信号等各种特殊仪表，组成本质安偶、热电阻、开关量、报警器、脉冲信号等各种特殊仪表，组成本质安全防爆系统，用于现代化工业的自动化过程控制，广泛地用于石油化工、全防爆系统，用于现代化工业的自动化过程控制，广泛地用于石油化工、冶金、医药、船舶等领域。可限制危险能量进入具爆炸性危险气体环境冶金、医药、船舶等领域。可限制危险能量进入具爆炸性危险气体环境的可靠设备。的可靠设备。17 典型用途：典型用途：S2003:开关、变送器、继电器。开关、变送器、继电器。S2004：报警器、开关、变送器。：报警器
16、、开关、变送器。S2005、S2006、S2007：热电偶、热电阻。：热电偶、热电阻。S2008:信号传输。信号传输。S2009:电源、信号。电源、信号。S2014、S2015、S2016、S2017:交直流供电、信号。交直流供电、信号。S2022:电气阀门、定位器、电气转换器。电气阀门、定位器、电气转换器。420mA温度、温度、压力、液位、物位变送器。压力、液位、物位变送器。接线端子序号：接线端子序号：非本安端子为非本安端子为1、2；本安端子为本安端子为3、4 5、6 接地。接地。181920 安全栅与一次仪表的配套要求安全栅与一次仪表的配套要求1.安全栅应安装在非危险区；安全栅应安装在非危险区；2.导流条和机壳绝缘，各导流条之间要用线芯截面积导流条和机壳绝缘，各导流条之间要用线芯截面积4mm以上的铜导线以上的铜导线或电缆线相互连接；或电缆线相互连接；3.使用前请认真核对安全栅的型号、极性和工作电压；使用前请认真核对安全栅的型号、极性和工作电压；4.禁止用兆欧表直接测量安全栅端子之间的绝缘。检查系统线路时，必禁止用兆欧表直接测量安全栅端子之间的绝缘。检查系统线路时，必须断开全部安全栅
