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1、第五章第五章 仪表防爆安全技术仪表防爆安全技术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
2、分组 气体名称甲烷丙烷乙烯氢气乙炔IEC标准III AII BII C北美标准DCBA点燃特性难 易温度组别T1T2T3T4T5T6引燃温度t（）450300t450200t300135t200100t13585 0.6V VT2导通，分流导通，分流VT3的电流的电流 VT1退饱和退饱和 Vce1呈现较高的电阻呈现较高的电阻v要求要求快速熔快速熔断丝熔断丝熔断时间断时间 0.6VVT3导通，分流导通，分流 VT4退饱和退饱和 Vce4 限流限流（3）调制解调电路）调制解调电路调制：调制：VD13、VD14交替工作交替工作送往送往变变送器的送器的DC420mA 交替通过交替通过T2原边原边解调：
3、解调：T2副边副边1：1耦合耦合复合管复合管VT7VT10整流整流-2 执行端安全栅执行端安全栅 用于控制室中调节器和现场执行器之间，是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。调节信号送往现场的安检通道。与检测端安与检测端安全栅的区别：全栅的区别：信号传输方向相反，信号传输方向相反，不需给现场供电。不需给现场供电。电路原理基本相似。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、开路及误操作等各就开始考虑防爆，把电
4、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。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安全栅，防止危险能量进入
5、，则完全做到了安全火花防爆。防爆。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）。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）。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最高输入电压Ua、最大输入电流最大输入电流Ia、最大输入功率最大输入功率Pa；本安仪表的最大内部等效电容最大
6、内部等效电容Ca、最大内部等效电感最大内部等效电感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最高开路电压Us、最大短路电流最大短路电流Is、最大功率最大功率Ps、允许的最大外部电容最大外部电容Cs和最大外部电最大外部电感感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 asasasPP
7、IIUU,ascascLLLCCC,1.本安现场总线系统 5.4.2现场总线本安防爆技术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I20mA、U32V。（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 IICEx ia IIC T4Ex ia IIC T4最高开路电压/输入电压24V24V24V最大短路电流/输入电流250mA250mA250mA最大输出功率/输入功率1.2W1.2W1.2W最大内部电容-5F-最大内部电感-20H-
