过程控制仪表第3章防爆安全栅

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1、13.1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爆炸危险场所。第三章防爆安全栅在大气条件下，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传播的混和物，称为爆炸性混合物。爆炸性物质分为3类：Ⅰ类：矿井甲烷；Ⅱ类：爆炸性气体、蒸汽；Ⅲ类：爆炸性粉尘、纤维。含有爆炸性混合物的环境，称为爆炸性环境。2一、危险场所的划分按国家2013年修订“爆炸危险场所电气安全规程”将爆炸危险场所分为两类5级。1.第一类场所爆炸性气体或可

2、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3级：0级区域：爆炸性气体连续地、短时间频繁出现、长时间存在；1级区域：爆炸性气体可能出现；2级区域：仅在不正常情况下偶尔短时间出现。32.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所,按危险程度分为2级：10级区域：爆炸性混合物连续地、短时间频繁出现、长时间存在；11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、防爆通风充气

3、型、防爆充油型、防爆安全型和特殊防爆型等10种结构类型。4自动化仪表防爆结构主要有两种：隔爆型：标志为“d”；本安型：标志为“i”。隔爆型仪表结构特点：①外壳耐压（800～1000）Kpa；②表壳温升低于爆炸性气体的自燃温度；③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。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。5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Ⅰ类设备；有爆炸性气体的工

4、厂用电气设备属Ⅱ类设备；有爆炸性粉尘的工厂用电气设备属Ⅲ类设备。对于Ⅱ类电气设备，电路电压限制在30VDC时，各种爆炸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级别最小引爆电流（mA）爆炸性混合物种类Ⅰi＞120甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳Ⅱ70＜i＜120乙烯、乙醚、丙烯晴等Ⅲi≤70氢、乙炔、二硫化碳、市用煤气、水煤气、焦炉煤气等62、安全火花防爆系统电动仪表存在电路打火的可能。如果从电路设计就开始考虑防爆，把电路在短路、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能量之下，则此仪表称

5、为安全火花防爆仪表。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防爆。构成安全火花防爆系统的二要素：①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）。②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）防爆系统的组成它包括两部分：①安装在危险场所（现场）的本安电路；②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入危险场所的本安电路，两者之间

6、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1）工作电压低，工作电流小；正常工作电压24VDC，工作电流＜20mADC,故障电压＜35VDC，故障电流＜35mADC。仪表所用的电阻、电感、电容参数，保证在正常或故障状态所产生的火花能量不足以点燃爆炸性混合物；2）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和电感；95.本安型防爆仪表的标志本安型防爆仪表的标志为“i”，按等级分为“ia”适用于0区，“ib”适用于1区。标志铭牌上的防爆标志分为四段：ExABC其中Ex:防爆

7、仪表；A:防爆类型，例如d、ia、ib等；B:防爆类和级，例如Ⅰ级、ⅡA、ⅡB、ⅡC等；C:仪表外面温度级别，例如T1～T6。例如防爆仪表标志铭牌上标志为ExdiaⅡCT6，指兼有隔爆和本安功能，可在ⅡC级T6组以下级别使用的防爆仪表。103.2防爆安全栅原理按用途分类：①输入端用，②输出端用。防爆安全栅，防止危险能量由安全场所进入危险场所，不影响仪表正常工作，安放在安全场所的入（出）口处。这样对安全场所的仪表不作防爆要求。防爆安全栅的结构种类很多，有电阻式安全栅、中继放大式安全栅、齐纳式安全栅、光电隔离式安全栅、变压器隔离式安全栅等。基本原

8、理：简单齐纳式安全栅是利用齐纳二极管的反向击穿特性进行限压、用固定电阻进行限流。一、齐纳式安全栅当输入电压Vi在正常范围（24V）内时，齐纳二极管VD不导通；当电压