ISB安全保持器綜合介紹

1、ISB安全保持器綜合介紹2一、安全防爆的基本知識(shí) 二、齊納式安全保持器 三、輸入式安全保持器一、基本定義爆炸性混合物、安全火花、本安型防爆系統(tǒng)、非本安型防爆系統(tǒng)二、基本原理1、調(diào)制式直流放大器的工作原理（24V電源經(jīng)過DC/AC/DC變換，向變送器隔離式供電；420mA電流經(jīng)過DC/AC/DC變換，向調(diào)節(jié)器隔離式傳遞信號(hào)）2、過流保護(hù)的工作原理34一、安全防爆的基本知識(shí)（一）概論自燃物質(zhì)+助燃物質(zhì)=爆炸性混合物5化工生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常含有氫、甲烷、乙烷、苯等易燃易爆的氣體這些易燃易爆的氣體都是自然物質(zhì)，他們和空氣中的助燃物質(zhì)（氧）和在一起構(gòu)成爆炸性混合物爆炸性混合物都是危險(xiǎn)的，其危險(xiǎn)程度是不一樣

2、的。一、安全防爆的基本知識(shí) 按照最大不傳爆間隙 自燃溫度 最小引爆電流 三項(xiàng)指標(biāo)對(duì)它們進(jìn)行分級(jí)分組：爆炸性混合物按最大不傳爆間隙分為4級(jí)1級(jí) 最大不傳爆間隙 2級(jí) 0.6mm最大不傳爆間隙 3級(jí) 0.4mm450b組 300自燃溫度450c組 200自燃溫度300d組 135自燃溫度200e組 100120m A 70m A最小引爆電流120m A 最小引爆電流70m A78含有爆炸性混合物的現(xiàn)場(chǎng)稱為危險(xiǎn)場(chǎng)所我國規(guī)定的三類危險(xiǎn)場(chǎng)所含有可燃性粉塵或纖維含有可燃性氣體或蒸氣火災(zāi)QGH第一類危險(xiǎn)場(chǎng)所根據(jù)危險(xiǎn)程度不同可分為三級(jí)9正常情況下，能形成爆炸性混合物的現(xiàn)場(chǎng)Q-1正常情況下不能形成，僅在不正常情

3、況下能形成爆炸性混合物的現(xiàn)場(chǎng)Q-2不正常情況下，僅在局部地區(qū)能形成爆炸性混合物的現(xiàn)場(chǎng)Q-3類別型號(hào)安全型A隔離型B充油型C通風(fēng)充氣型F安全火花（本質(zhì)安全）型H特殊型T10我國防爆電氣設(shè)備的分類經(jīng)常使用的自動(dòng)化裝置一般都是防爆隔離型和防爆安全型隔離型在外殼的內(nèi)部發(fā)生爆炸時(shí)，不引起外部爆炸性混合物爆炸的電氣設(shè)備。安全型在正常或事故狀態(tài)下產(chǎn)生的火花都不能引起爆炸性混合物爆炸的電氣設(shè)備。11正常狀態(tài)在設(shè)計(jì)規(guī)定條件下正常工作（實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)裝置中產(chǎn)生短路或斷路視為正常）事故狀態(tài)在電路中，非保護(hù)性元件損壞或產(chǎn)生短路、斷路、接地及電源故障等情況12（二）概念1、安全火花其能量不足以引起周圍爆炸性混合物起火或

4、爆炸的火花。2、安全火花型儀表在正?；蚴鹿薁顟B(tài)下產(chǎn)生的火花均不能引起爆炸性混合物爆炸的儀表。3、非安全火花型防爆系統(tǒng)通過“配電器”向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電和向控制室儀表傳輸信號(hào)的系統(tǒng)為非安全火花型防爆系統(tǒng)。4、安全火花型防爆系統(tǒng)通過“安全保持器”向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電和向控制室儀表傳輸信號(hào)的系統(tǒng)為安全火花型防爆系統(tǒng)。(現(xiàn)場(chǎng)儀表必須是本安儀表)5、關(guān)聯(lián)設(shè)備與安全火花型電路相聯(lián)，并影響其安全火花性能的有關(guān)設(shè)備。（這里意指安裝在控制室，但又和現(xiàn)場(chǎng)儀表有聯(lián)系）1314變送器配電器配電器調(diào)節(jié)閥控制室儀表調(diào)節(jié)閥控制室儀表安保器電源箱變送器安保器電源箱現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)220V220V24V24V安全火花型防爆系統(tǒng)隔爆型和安全火花型自

5、動(dòng)化裝置的符號(hào)標(biāo)記B 3 d15H e隔爆型按爆炸性混合物傳爆能力來分為3級(jí)按爆炸性混合物自燃溫度來分為d級(jí)安全火花型按爆炸性混合物最小引爆電流分為級(jí)按爆炸性混合物自燃溫度來分為e級(jí)(一)用途齊納式安全保持器的三種規(guī)格 BARD-300 和熱電阻配合使用，構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。BARD-200和熱電偶配合使用，構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。BARD-400（演示）和兩線制變送器、執(zhí)行器配合使用，構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。16二、齊納式安全保持器接線方式：17BARD-200STED溫度變送器STED溫度變送器BARD-300危險(xiǎn)場(chǎng)所安全場(chǎng)所在變送器前面 18BARD-400SLPC調(diào)節(jié)器BARD-400SDBT配電器

6、危險(xiǎn)場(chǎng)所安全場(chǎng)所(二)BARD-200齊納式安全保持器1、構(gòu)成19AB21R2R1F2F1過壓保護(hù)信號(hào)傳輸2、原理信號(hào)傳輸電路A、R1、F1、1B、R2、F2、2過壓保護(hù)電路V1、V2、V3V4、V5、V62021(一)用途 給二線制變送器供電， 把二線制變送器的輸出電流1:1地傳送到調(diào)節(jié)器。三、ISB安全保持器22(二)方框圖調(diào)節(jié)器整流濾波器互感器調(diào)制器變送器限能器整流濾波器多諧振蕩器24VDC420m A420m A危險(xiǎn)場(chǎng)所安全場(chǎng)所 24VDC多諧振蕩器 8KHz方波 整流濾波器 24VDC 限能器給二線制變送器提供24VDC23 二線制變送器產(chǎn)生420m ADC 限能器 調(diào)制器8KHz方

7、波電流互感器整流濾波器420m ADC 調(diào)節(jié)器輸出420m ADC 24V電源DC/AC/DC的變換過程，向變送器隔離式供電（變壓器）420m A信號(hào)DC/AC/DC的變換過程， 向調(diào)節(jié)器隔離式傳輸信號(hào)（變壓器）設(shè)置了過電壓（30V）限制器設(shè)置了過電流（30mA）限制器24防止高能量（大電壓）從安全場(chǎng)所串入危險(xiǎn)場(chǎng)所防止高能量（大電流）從安全場(chǎng)所串入危險(xiǎn)場(chǎng)所（三）特點(diǎn)隔離將危險(xiǎn)場(chǎng)所的儀表和安全場(chǎng)所的儀表用變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離。使危險(xiǎn)場(chǎng)所和安全場(chǎng)所之間只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系。25限能利用電壓、電流限制電路，把可能竄入危險(xiǎn)場(chǎng)所的大電壓大電流限制在安全定額之內(nèi)。防止變壓器原副邊擊穿時(shí)，原邊高壓信號(hào)竄

8、入危險(xiǎn)場(chǎng)所，破壞其安全火花性能保證危險(xiǎn)場(chǎng)所的安全 （四）ISB-5262安全保持器 多諧振蕩器+調(diào)制式直流放大器+限能器 1、多諧振蕩器 省略2627 2、調(diào)制式直流放大器 （1）作用 對(duì)420 m ADC進(jìn)行DC/AC/DC轉(zhuǎn)換傳遞。 （2）構(gòu)成 調(diào)制器電流互感器整流濾波器28T1420mA DC15V DCV13R7C4V15C5R8V147845-+C7R9C2R4V5V8T2R6R5V12V11R10R11V9V10C3限能器 輸入BA+-420mA DC為了便于分析，次要環(huán)節(jié)用方框圖替代，主要環(huán)節(jié)用電路圖表示，畫出的電路圖29T1的副邊、V5V8、R4、C2、R9、C7T2的副邊、V

9、13、V14、R7、C4、V15、C5、R8橋式整流濾波電路全波整流濾波電路給變送器提供電源方波變成420mADCT1的副邊、V11、V12、R6、V9、V10、C3、R11、R10、R5、T2的原邊調(diào)制器420mADC變成方波30 （3）原理 24VDC 多諧振蕩器8KHz的方波 從T1原邊耦合到副邊， V5V8的橋式全波整流脈動(dòng)信號(hào) R4C2阻容濾波UC7=24VDC 二線制變送器獲得24VDC電源之后就產(chǎn)生了420m ADC。31 T1的副邊方波的正半周為、，因此V11截止，V12導(dǎo)通。 I0經(jīng)過： C7限能器AB限能器V9V10的c、eT2原邊（下）V12 T1副邊中心抽頭 R5C7

10、流經(jīng)二線制變送器的電流為下+上流經(jīng)T2原邊的電流為上+下 T1的副邊方波的負(fù)半周、 +、+，因此V11導(dǎo)通，V12截止。 I0經(jīng)過： C7 限能器AB 限能器V9V10的c、eT2原邊（上）V11T1副邊中心抽頭R5C7 32流經(jīng)二線制變送器的電流為下+上流經(jīng)T2原邊的電流為上 下+無論T1副邊的方波相位如何變化，二線制變送器流過的電流始終是一個(gè)方向。所以是直流電流。流經(jīng)互感器T2的電流卻不是一個(gè)方向，一會(huì)兒從中心抽頭向下流動(dòng)，一會(huì)兒從中心抽頭向上流動(dòng)。所以是交變電流。33 互感器T2原邊的交變電流耦合到副邊后，再經(jīng)V13 、V14全波整流。 R7 、C4阻容濾波流經(jīng)負(fù)載電阻時(shí)又變成420m

11、ADC。 結(jié)論： 從信號(hào)的角度來看，在二線制變送器為DC，在T2為AC，在RL上為DC。3435 3、限制器 (1)作用 限制進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所的大電壓和大電流。 采取雙工備用的措施 （2）過流保護(hù)36過流BAV38 V39V36F3 V9V37R6C8V35V34V33V32V22V26V20V17V21V27V31F2C724VR1522用于限制反向電壓（即AB電壓接反）安全場(chǎng)所a、正常狀態(tài) Ii=420mA 24VDC經(jīng)過V21給V17提供基極電流，使V17飽和導(dǎo)通，流經(jīng)V17的電流Ii=420mA。R15上的最大壓降UR15=440mV，使V20截止。流經(jīng)V17的電流=變送器的輸入電流Ii=

12、420mA。37IiUR15=440mVR15V17V2124VF2V2022b、事故狀態(tài) Ii30mA 變送器出現(xiàn)故障，若Ii30mA時(shí)，R15上的最大壓降UR15 660mV，V20變?yōu)閷?dǎo)通。因此分流了V17的基極電流。使V17由飽和區(qū)進(jìn)入了放大區(qū)。38IiUR15=660mVV17在放大區(qū)時(shí)，Ic17=I b17，IC17=Ii隨Ib17的變化而變化，Ii Ii R15 V20導(dǎo)通好 IC20 Ib17 IC17=Ii負(fù)反饋過程，使Ii得到限制，不能過大。R15V17V2124VF2V202239過流BAV38 V39V36F3 V9V37R6C8V35V34V33V32V22V26V2

13、7V31F2C724V用于限制反向電壓（即AB電壓接反）安全場(chǎng)所過流 正常時(shí)UC7=24V 故障時(shí)UC730V F2/F3熔斷(3)過壓保護(hù)a、正常狀態(tài) UC7=24V 正常狀態(tài)，二線制變送器的供電電壓UC7=24Vb、事故狀態(tài)UC730V供電電壓UC730V，V27V31在高壓作用反向擊穿導(dǎo)通，V37也處于導(dǎo)通狀態(tài)，使電壓穩(wěn)定在某一個(gè)值上，限制UC7的變化。若UC7再高，則F2、F3熔斷，把UC7和現(xiàn)場(chǎng)切斷，防止大電壓竄入危險(xiǎn)場(chǎng)所。40 (穩(wěn)壓管V32和二極管V33限制開路電壓，二極管V38V39用于限制反向電壓，防止UC7接反。)41作業(yè)：1-14、什么是安全火花和安全火花防爆系統(tǒng)？2-1

14、2、在過程控制系統(tǒng)中，安全保持器處于（ ）儀表和（ ）儀表之間，與變送器配合使用的叫（ ）安全保持器；與執(zhí)行器配合使用的叫（ ）安全保持器。2-13、ISB安全保持器采取哪些措施，使其具有安全火花防爆性能？2-14、ISB安全保持器的限制器如何實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)和過流保護(hù)？4243作業(yè)答案：1-14、答：1、安全火花其能量不足以引起周圍爆炸性混合物起火或爆炸的火花。2、安全火花型防爆系統(tǒng)通過“安全保持器”向現(xiàn)場(chǎng)儀表供電和向控制室儀表傳輸信號(hào)的系統(tǒng)為安全火花型防爆系統(tǒng)。(現(xiàn)場(chǎng)儀表必須是本安儀表)2-12、答：在過程控制系統(tǒng)中，安全保持器處于（一次）儀表和（二次）儀表之間，與變送器配合使用的叫（輸入式）安全保持器；與執(zhí)行器配合使用的叫（ 輸出式）安全保持器。2-13、答：采用了隔離和限能的措施，隔離使用了變壓器，限能使用了大電壓和大