电气设备防爆基本知识 在石油、化工、冶金、制药、天然气等生产过程中，经常会出现具有爆炸性物质存在的危险场所，这些场所使用的电气设备必须遵 循有关爆炸性环境用的国家标准，并取得国家授权机构的认证。针对于集团相关工厂而言，主要是浸出车间、生物柴油车间、氢化车间、脂肪酸车间、脂肪醇车间、制氢车间。 电气爆 炸性物 质 的分类 、分 级 、分组设备防爆基本知识 电气设备的最高表面温度组别 危险场所的区域划分  电 气 设 备 的 防 爆 型式  本安防爆技术  关联设备（安全 栅）  装有本质安全电路和非本质安全电路, 且结构使非本质电路不能对本质安全电路产生不利影响的电气设备。  安全栅本安性能认证参数由产品防爆认证时给出，参数含 义如下：   最高电压( 交流有效值或直流 U m )：施加到关联设备非本质安全连接装置上, 而不会使本质安全性能失效的最高电压。    最高输出电压( Uo  ): 在开路条件下, 在设备连接装置施加电压达到最高电压(包括 U i和 U m )时,可能出现的本质安全电路的最高输出电压( 交流峰值或直流) 。 最大输出电流( Io):   来自电气设备连接装置的本质安全电路的最大电流( 交流峰值或直流) 。 最大输出功率( Po ): 能从电气设备获得的本质安全电路最大功率。  最大外部电容( Co ): 可以连接到电气设备连接装置上, 而不会使本质安全性能失效的本质安全电路的最大电容。 最大外部电感( Lo  ): 可以连接到电气设备连接装置上, 而不     会使本质安全性能失效的本质安全电路的最大电感。 安全栅  安全栅主要有齐纳式安全栅和隔离式安全栅两大类。  齐纳式安全栅 齐纳式安全栅采用在电路回路中串联快速熔断丝、限流电 阻和并联限压齐纳二极管实现能量的限制，保证危险区仪表与安 全区仪表信号连接时安全限能，见下图 。它采用器件非常少、体 积小、价格低，但也有一些致命的缺陷，使应用范围受到较大的 限制。目前采用显下降趋势。                                                                                                                                            安全侧  使用齐纳式安全栅注意点 ①、使用齐纳式安全栅，工厂必须要有专门的本安接地系统，本安电路的接地电阻必须小于 1 Ω。  ②、使用齐纳式安全栅，危险区现场本安仪表必须为隔离型 的， 非 隔离 型 的 仪 表 不能 采 用。  ③、使用齐纳式安全栅，对供电电源电压影响非常大，电 源电压的波动可能会使齐纳二极管的电流泄漏，从而引起信号的 误差或者发出错误电平，严重时会使快速保险丝烧断而永久损坏， 按规定齐纳式安全栅内部齐纳管、限流电阻、保险丝整体浇封，一 旦损坏无法修复。  ④、使用齐纳式安全栅，信号负极均要接至本安接地，这样 大大降低系统信号抗干扰能力，影响系统的可靠性，特别对 DCS 系统影响尤为突出。  隔 离式安 全栅  隔离式安全栅不但有限能功能，还有隔离功能，它主要由回 路限能单元、信号和电源隔离单元、信号处理单元组成。其基本 功能框图见图：      危险侧                                                        安全侧 隔离式安全栅应用的优点  ①、隔离式安全栅与齐纳式安全栅相比，虽然价格要高一 些，但是它许多优点和特点还是给用户带来许多方便，使越来越 多用户偏向的选择隔离式安全栅。  ②、使用隔离式安全栅，可以将危险区的现场回路信号和安全区回路信号有效隔离。这样本安自控系统不需要本安接地系统，简化 了 本 安防 爆系 统应 用 时 的施 工。   ③、使用隔离式安全栅，大大增强了检测和控制回路的抗 干扰 能 力 ， 提 高 系 统可 靠 性。   ④、使用隔离式安全栅，允许现场仪表接地，允许现场仪表为非隔离型的。  隔离式安全栅应用的优点  ⑤、隔离式安全栅有许多保护功能电路，意外损坏的可能性 较小，允许现场仪表带电检修，这样可缩短工程开车准备时间和 减少停车时间。 ⑥、隔离式安全栅有较强的信号处理能力。如开关量输入 状态控制、mV、Pt100 变为 4～20mA 等等。这样给现场仪表和控制 系统的应用提供了更大的方便、合理和有效。 ⑦、当用户同时应用 DCS 和 ESD 时，选用一进二出的安全栅，可以有效地将两个系统隔离开来，避免系统之间互相影响。 ⑧、回路供电隔离式安全栅既保持有源隔离式安全栅的优点， 又有齐纳式安全栅一样的接线方便，不需要另外24V 电源供电，特 别适合配 I /O 卡直接供电的 D CS 系统。  本安回路系统设计一般要求 本安电气设备的选用原则 简单设备: 按照 GB3836.4-2000 防爆标准规定, 对于电压不超过 1.2V、 电流不超过 0.1 A,且其能量不超过 20 μ J 或功率不超过 25mW 的 电气设备可视为简单设备, 其中最常见的仪表设备有热电偶、热 电阻、pH 电极、应变片和开关等, 它们的典型特点是仪表设备的内部等效电感 Li =0,内部等效电容 Ci =0。                              一般本安电气设备: ①、 是否已按照 GB3836.1-2000 和 GB3836.4-2000 要求设计并已被国家授权的防爆检验机构认可的本安电气设备。 ②、   防爆标志规定的等级是否适用于使用的危险场所的安全 要求 。 ③、明确 Ui、Ii、Pi、Ci 和 Li 认证参数。 ④、本安电路是否接地或接地部分的本安电路是否与安全栅接口部分的电路加以有效隔离。 ⑤ 、 信 号 传 输 是以 何 种 方 式进行 。  ⑥、本安电气设备的最低工作电压及回路正常工作电流。 安全栅的选用原则 ①、安全栅的防爆标志等级必须不低于本安电气设备的防爆标 志 的等 级。  ②、确定安全栅的端电阻及回路电阻可以满足本安电气设 备的最低工作电压。 ③、安全栅的本安端安全参数能够满足本安参数防爆认证的要求。 ④、根据本安电气设备的电源极性及信号传输方式选择与之相匹配的安全栅。 ⑤、避免安全栅的漏电流影响本 安现场设备的正常工作。 ⑥、安全栅有两大类，一类为齐纳式安全栅，另一类为隔 离式安全栅（它们之间区别见 其性能介绍）。 连接电缆的选用原则  用于本安系统中连接本安电气设备与安全栅的连接电缆，其 分布参数在一定程度上决定了本安系统的合理性及使用范围,因此 必须符合以下条件。 ①、连接电缆规格 连接电缆为铜芯绞线, 且每根芯线的截面积不小于 0 . 5 mm 2 。 介质强度应能承受 2 倍本安电路的额定电压, 但不低于 5 00V 的耐压试验。 ②、连接电缆长度的限制 在本安回路系统中, 现场本安仪表和连接电缆同为安全栅的 负载,当安全栅与现场本安仪表选定后,也就决定了连接电缆的长 度。其具体方法如下： 根据 Cc ≤ Co -Ci  和 Lc  ≤ Lo -Li 公式计算电缆的最大外部分布参数;  按照 L=Cc/Ck  和 L=Lc/Lk公式分别计算电缆长度,取两者中的小值作为实际配线长度 L, 但多芯电缆, 应考虑相互叠加影响。   连接电缆的选用原则  ③、参考:KVV 电缆参数

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