隔離式安全柵的基礎(chǔ)知識
隔離式安全柵采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu),同時符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比,雖然價格略高,但它其它方面的突出優(yōu)點卻為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益: 1.由于采用了三方隔離方式,因此無需系統(tǒng)接地線路,給設(shè)計及現(xiàn)場施工帶來極大方便?! ?.對危險區(qū)的儀表要求大幅度降低,現(xiàn)場無需采用隔離式的儀表?! ?.由于信號線路無需共地,使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng),從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性?! ?.隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號處理能力,能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號,這是齊納式安全柵所無法做到的?! ?.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號,以提供給使用同一信號源的兩臺設(shè)備使用,并保證兩設(shè)備信號不互相干擾,同時提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能?! ∫虼?,對比齊納式和隔離式安全柵的特點和性能后可以看出,隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點和更為廣泛用途,雖然其價格略高于齊納式安全柵,但從設(shè)計、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來考慮,其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場幾乎無一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表,隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵,在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用. 本安設(shè)備標(biāo)志定義 其中:Ex — 防爆標(biāo)志 (ia)—防爆等級 ?、駽— 氣體組別
本公司產(chǎn)品防爆級別:Ex (ia)ⅡC
防爆等級:
在正常工作狀態(tài)下,1個故障或2個故障狀態(tài)下都不會點燃危險氣體,回路必須保證在兩個故障同時出現(xiàn)時仍然保證安全特性?!癷a ”類電氣設(shè)備對易受干擾的元器件必須采用“三重化”設(shè)計?!癷b”類電氣設(shè)備只能保證在1個故障狀態(tài)下不會點燃危險氣體。
氣體組別
?、窠M電氣設(shè)備:用于易受甲烷影響的煤礦環(huán)境中。
?、蚪M電氣設(shè)備:可用于除煤礦以外的爆炸危險環(huán)境中。
?、蚪M電氣設(shè)備根據(jù)易燃性物質(zhì)的不同點燃能量進(jìn)一步細(xì)分。
各子組用大寫英文子母區(qū)分,從下表中可以看出,C子組所需要的點燃能量最少,即在該組電氣設(shè)備中,C組設(shè) 備具備通用性。
常見易燃性物質(zhì)的分組
爆炸性危險場所的區(qū)域劃分
在安全防爆系統(tǒng)的設(shè)計及防爆產(chǎn)品的選型中,除了需要對爆炸性環(huán)境中存在的氣體進(jìn)行分級、分組外,還應(yīng)根據(jù)爆炸性氣體出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間對爆炸性氣體危險場所進(jìn)行區(qū)域劃分:本公司產(chǎn)品適用于0區(qū),同時適用1區(qū)和2區(qū)。
色標(biāo)
黃色端(非本安側(cè))接線通往安全區(qū).
藍(lán)色端(本安側(cè))接線通往危險區(qū)
隔離式安全柵的工作原理:
安全柵的主要功能就是限制安全場所的危險能量進(jìn)入危險場所,及限制送往危險場所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時,齊納管導(dǎo)通,使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后,適當(dāng)選擇電阻值,可將回路電流限制在安全限流值以下。
與齊納安全柵相比,隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外,還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號處理單元三部分組成,基本功能電路如圖2所示?;芈废弈軉卧獮榘踩珫诺暮诵牟糠帧4送?,輔助有用于驅(qū)動現(xiàn)場儀表的回路供電電路和用于儀表信號采集的檢測電路。信號處理單元則根據(jù)安全柵的功能要求進(jìn)行信號處理。
工業(yè)現(xiàn)場一般需要采用兩線制傳輸方式的配電器,既要為諸如壓力變送器等一次儀表提供24V 配電電源,同時又要對輸入的電流信號進(jìn)行采集、放大、運算、和進(jìn)行抗干擾處理后,再輸出隔離的電流和電壓信號,供后面的二次儀表或其它儀表使用。 但一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場不但需要兩線制傳輸,既提供配電電源又有信號隔離功能,同時還需要具有安全火花型防爆的性能,可靠地防止電源高壓與信號之間的混觸,利用電流、電壓雙重化限制回路,把進(jìn)入危險場所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—安全柵。
隔離式安全柵,基本有檢測端安全柵和操作端安全柵兩種類型。檢測端安全柵與兩線制變送器配套使用;操作端安全柵與電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門配套使用。也有信號輸入等類型隔離式安全柵。
由于隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施,不僅能防止危險能量從本安端子進(jìn)入危險現(xiàn)場,提高系統(tǒng)的本安防爆性能,而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力,大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。 24VDC 電源經(jīng)DC-AC-DC變換后,輸出模塊電路所需要的多種電壓。
檢測端隔離式安全柵的原理是:模塊電路將通過本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)?.2-1VDC后,送入模塊內(nèi)進(jìn)行采集、放大、運算和進(jìn)行抗干擾處理后,再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號,供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個隔離的18.5∽28.5VDC電壓,通過本安能量限制電路做為供給兩線制變送器的工作電壓。本安能量限制電路能限制大電流或高電壓的危險信號竄入危險現(xiàn)場。
操作端隔離式安全柵的原理是:將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mA DC信號隔離后再輸出4-20mA DC 的信號,通過本安能量限制電路供給電氣轉(zhuǎn)換器或現(xiàn)場的電氣閥門定位器使用。
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安全柵的使用方法:
1. 隔離式安全柵應(yīng)安裝在非危險場所。
2. 隔離式安全柵通往現(xiàn)場(危險場所)的軟銅導(dǎo)線截面積必須大于0.5mm2。
3. 連接導(dǎo)線的絕緣強(qiáng)度大于500V。
4. 隔離式安全柵本安端(有藍(lán)色標(biāo)記)和非本安端電路配線,不得接錯和混淆。本安導(dǎo)線宜選用藍(lán)色作為本安標(biāo)記。本安導(dǎo)線和非本安導(dǎo)線在匯線槽中應(yīng)分開鋪設(shè),采用各自保護(hù)套管。隔離式安全柵的本安側(cè),不允許混淆有其它電源,包括其它本安電路的電源。
5.隔離式安全柵與一次儀表組成本安安全防爆系統(tǒng)時,必須經(jīng)國家指定的防爆檢驗機(jī)構(gòu)檢驗認(rèn)可。WP8000-EX系列隔離式安全柵由國家防爆電氣監(jiān)督檢驗中心,給出的Co,Lo分布參數(shù)是相對與ⅡC級(氫氣級)的最大允許值對于ⅡB級環(huán)境可把該參數(shù)乘以3,對于ⅡA級環(huán)境可把該參數(shù)乘以8。傳輸線選用不同規(guī)格的電纜時,其本身的電纜參數(shù)應(yīng)予高度重視,不得超過規(guī)定值。
6. 對隔離式安全柵進(jìn)行單獨通電調(diào)試時,必須注意隔離式安全柵的型號、電源極性、電壓等級及隔離式安全柵外殼接線端上的標(biāo)號。
7. 嚴(yán)禁用兆歐表測試隔離安全柵端子之間的絕緣性。若要檢查系統(tǒng)線路絕緣性時,應(yīng)先斷開全部隔離式安全柵接線,否則會引起內(nèi)部器件損壞。
8. 凡與隔離安全柵相連接的現(xiàn)場儀表,均應(yīng)為有關(guān)防爆部門進(jìn)行防爆試驗并取得防爆合格證的儀表。
9. 如隔離式安全柵內(nèi)部模塊損壞需要維修或更換時,原則上應(yīng)由制造廠承擔(dān)。用戶自行維修時,應(yīng)按照有關(guān)的注意事項,具體方法請按照維修的章節(jié)進(jìn)行(本質(zhì)安全型儀表的維修僅限于所述的范圍進(jìn)行,其外的維修應(yīng)與制造廠商量)。經(jīng)檢修后方能重新投入運行。
10. 隔離式安全柵的安裝、使用和維護(hù)應(yīng)嚴(yán)格遵照.GB 3836.15-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第15部分:危險場所電氣安裝(煤礦除外)》的有關(guān)條款進(jìn)行。
11. 取得防爆合格證的產(chǎn)品,不允許隨意更換影響防爆性能的元件或結(jié)構(gòu)
安裝中的注意事項:
1.安全柵應(yīng)安裝在安全場所,并環(huán)境條件能滿足本手冊《通用技術(shù)指標(biāo)》中的“使用條件”的要求。
2.隔離式安全柵本安端(藍(lán)色標(biāo)記)和非本安端電路的接線導(dǎo)線在匯線槽中應(yīng)分開鋪設(shè),各自采用獨立的保護(hù)套管。本安側(cè)的配線套管內(nèi)不允許有其它電源線,包括其本安電路使用的電源線。
3.通往危險場所的導(dǎo)線應(yīng)選用有藍(lán)色標(biāo)記的本安導(dǎo)線,導(dǎo)線線的軟銅面積必須大于0.5mm2,絕緣強(qiáng)度應(yīng)大于500V。
4.在對隔離式安全柵進(jìn)行通電調(diào)試前,必須注意隔離式安全柵的型號、接線方法、線路極性等,是否符合設(shè)計及產(chǎn)品要求中的規(guī)定,否則可能對人身及設(shè)備造成傷害。
5.嚴(yán)禁用兆歐表測試隔離安全柵端子之間的絕緣強(qiáng)度。如要檢查系統(tǒng)的絕緣強(qiáng)度,應(yīng)先斷開全部的接線,否則可能引起安全柵內(nèi)部快速熔斷器熔斷。
6.在現(xiàn)場對安全柵進(jìn)行編程前,必須先將所有接線斷開再接入編程器,然后通電編程,否則可能引起不良后果。
7.與隔離式安全柵相連的現(xiàn)場儀表,均應(yīng)通過經(jīng)國家認(rèn)定的防爆檢驗部門的防爆試驗、并取得防爆合格證的儀表。
8.在設(shè)計、安裝、使用、維護(hù)隔離式安全柵時,應(yīng)同時遵守本產(chǎn)品手冊中的說明及《GB3836.15-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第十五部分:危險場所電氣安裝(煤礦除外)》、《GB50058-1992 爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力設(shè)置設(shè)計規(guī)范》。
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