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本安防爆認(rèn)證技術(shù)是目前適用于0區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。對(duì)于自動(dòng)化儀器,較常用的防爆型是本安型、隔爆型和增安型。然而,由于電子技術(shù)的快速發(fā)展和低功耗電子設(shè)備的不斷誕生,安全防爆技術(shù)的推廣和應(yīng)用有了更廣闊的空間,特別是由于基本安全(也稱(chēng)為安全)防爆類(lèi)型與其他防爆類(lèi)型相比,不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用范圍廣,而且操作維護(hù)方便,因此儀器制造商和用戶接受了這種防爆手段。
一、本安防爆認(rèn)證技術(shù)的基本原理
電火花和熱效應(yīng)是爆炸性危險(xiǎn)氣體爆炸的主要點(diǎn)燃源,本安通過(guò)限制電火花和熱效應(yīng)兩個(gè)可能點(diǎn)燃源的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在正常工作和故障狀態(tài)下,當(dāng)儀器可能產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)能量小于此能量時(shí),儀器不能點(diǎn)燃爆炸性危險(xiǎn)氣體并產(chǎn)生爆炸。原理是可靠地將電路中的電壓和電流限制在允許的范圍內(nèi),以確保儀器在正常工作或短接和部件損壞時(shí)產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)不會(huì)導(dǎo)致周?chē)赡艿奈kU(xiǎn)氣體爆炸。
二、本安防爆認(rèn)證技術(shù)的特點(diǎn)
本安防爆技術(shù)實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)。通常對(duì)氫氣。(IIC)環(huán)境必須將電路功率限制在1.3w左右。由此可見(jiàn),本安技術(shù)可以很好地適用于工業(yè)自動(dòng)化儀器。與任何其他防爆類(lèi)型相比,本安防爆技術(shù)的使用可以給工業(yè)自動(dòng)化儀器帶來(lái)以下技術(shù)和商業(yè)特點(diǎn):
1.無(wú)需設(shè)計(jì)制造工藝復(fù)雜、體積大、體積大的隔爆外殼。因此,本安儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本低的特點(diǎn)。根據(jù)數(shù)據(jù),建立本安型和隔爆開(kāi)關(guān)傳輸電路的成本比約為1:4。
2、可在帶電條件下進(jìn)行維護(hù)、校準(zhǔn)和更換儀器的部件。
3.安全性和可靠性高。緊固螺栓丟失或因緊固螺栓丟失或外殼結(jié)合面腐蝕、劃傷等人為原因降低儀表的安全性和可靠性
4.由于本安防爆技術(shù)是一種弱電技術(shù),本安儀表的使用可以避免現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的觸電傷亡。
5.適用范圍廣。本安技術(shù)是0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所唯一的防爆技術(shù)。
6.對(duì)于象熱電偶等簡(jiǎn)單設(shè)備,本安全防爆系統(tǒng)無(wú)需特殊認(rèn)證即可接入。
綜上所述,本安全防爆技術(shù)是自動(dòng)化儀表的理想防爆技術(shù),也將廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表及其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
三、本質(zhì)安全設(shè)備及相關(guān)設(shè)備
(一)本安電氣設(shè)備
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下(包括正常工作和故障條件),任何電火花和熱效應(yīng)都不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境。它可以用于危險(xiǎn)的地方。
可分為一般本安電氣設(shè)備和簡(jiǎn)單電氣設(shè)備。
1.本安電氣設(shè)備一般
本安電氣設(shè)備具有儲(chǔ)能元件,需要防爆認(rèn)證,如變送器、接近開(kāi)關(guān)等。
簡(jiǎn)單的電氣設(shè)備
根據(jù)制造商的技術(shù)條件,電氣參數(shù)值不超過(guò)1.2V,<0.1A,<25mW, <20uJ它們不需要防爆認(rèn)證。本安電路可自由配置。如:電阻(包括可變電阻)、發(fā)光二極管、開(kāi)關(guān)、熱電偶、熱電阻、應(yīng)變儀等。
(二)相關(guān)設(shè)備(安全柵)
本安電氣設(shè)備與非本安電氣設(shè)備相連,安裝在安全場(chǎng)所。
安全柵可備的能量可限制在安全值內(nèi),以確?,F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。本安全系統(tǒng)電路的示意圖如下:
四、本安系統(tǒng)的基本構(gòu)成
本安系統(tǒng)是一種通過(guò)限制電能而實(shí)現(xiàn)電氣防爆的電路系統(tǒng),不限制使用場(chǎng)所(包括ia等級(jí)在0區(qū)、I區(qū)和II適用于危險(xiǎn)場(chǎng)所)和爆炸性氣體混合物(包括所有可燃?xì)怏w)的類(lèi)型,具有高度的安全性、可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性。
(1)現(xiàn)場(chǎng)本安裝設(shè)備
從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備儲(chǔ)能元件的角度來(lái)看,根據(jù)安全防爆要求設(shè)計(jì)爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,采取相應(yīng)措施,盡量減少電容和電感儲(chǔ)能元件,考慮電路元件的功耗和溫升,確保設(shè)備無(wú)論正常工作還是故障狀態(tài),都不會(huì)產(chǎn)生火花和熱源點(diǎn)燃。也就是說(shuō),現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須是安全設(shè)備。
(二)連接電纜
從系統(tǒng)布線工程的角度來(lái)看,連接電纜被稱(chēng)為儲(chǔ)能元件,因?yàn)檫B接電纜有分布電容和分布電感。它們?cè)谛盘?hào)傳輸過(guò)程中不可避免地儲(chǔ)存能量。一旦線路開(kāi)路或短路,這些儲(chǔ)能將以電火花或熱效應(yīng)的形式釋放,影響系統(tǒng)的安全性能。因此,不僅要確保連接傳輸電纜不會(huì)受到外部電磁場(chǎng)的干擾和與其他回來(lái)的混合,還要限制電纜長(zhǎng)度和感應(yīng)電勢(shì)帶來(lái)的額外非安全能量,以確定電纜的允許分布電容和電感。世界各地的防爆檢測(cè)機(jī)構(gòu)主要采用集中參數(shù)的方法來(lái)考慮電纜分布參數(shù)。
連接電纜本安性能的基本參數(shù)如下:
電容較大允許電纜分布:Cc = Ck × L
電纜較大允許電感分布:Lc = Lk × L
其中Ck:電容電纜長(zhǎng)度分布
Lk:電感電纜單位長(zhǎng)度分布
L:實(shí)際配線長(zhǎng)度
(3)相關(guān)設(shè)備(安全柵)
從控制室設(shè)備配置的角度來(lái)看,這部分電路必須具有保護(hù)功能,無(wú)論設(shè)備處于正常工作狀態(tài)還是故障狀態(tài),都可以將非安全回路從安全場(chǎng)所傳輸?shù)轿kU(xiǎn)場(chǎng)所。
本安全性能基本參數(shù):
(4)本安系統(tǒng)組合的條件
本安全系統(tǒng)各配置室必須滿足以下條件,以保證設(shè)備的安全正常使用。
(1)本安裝設(shè)備防爆標(biāo)志等級(jí)不得高于安全柵防爆標(biāo)志等級(jí);
(2)關(guān)聯(lián)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備與連接電纜參數(shù)應(yīng)滿足以下不等式。
(5)本安系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線原則
(1)整個(gè)系統(tǒng)的接線必須由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)認(rèn)可的系統(tǒng)組成。
(2)防止本安回路與非本安回路混觸。
(3)從控制室到現(xiàn)場(chǎng)的本安電纜和非本安電纜分別敷設(shè)在各自的匯線槽內(nèi),中間用隔板分開(kāi),匯線槽用蓋子覆蓋,防止外部機(jī)械操作損壞。
(4)將本安儀表的電纜從現(xiàn)場(chǎng)接線盒或匯線槽敷設(shè)在鋼管內(nèi),防止機(jī)械損壞和電磁感應(yīng)造成危險(xiǎn)。
(5)本安電纜和非本安電纜不使用金屬線管和同一現(xiàn)場(chǎng)接線盒。
(6)連接電纜及其鋼管,端子板應(yīng)有藍(lán)色標(biāo)志(或用藍(lán)色膠帶包裹)進(jìn)行識(shí)別。
(7)齊納安全柵的接地條和接地裝置應(yīng)符合安全柵的使用說(shuō)明書(shū)和國(guó)家有關(guān)電氣安全規(guī)定的要求。多個(gè)安全電路或相關(guān)電路不得共用同一電纜(電纜芯分別屏蔽除外)或同一鋼管(屏蔽導(dǎo)線除外)。
五、本安系統(tǒng)認(rèn)證
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1-2010爆炸性環(huán)境 第一部分:設(shè)備 通用要求
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.4-2010爆炸性環(huán)境 第四部分:本質(zhì)安全型i保護(hù)設(shè)備
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等效采用IEC 對(duì)60079標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了補(bǔ)充和修改。
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