防爆安全柵控制與運(yùn)行技術(shù)

防爆安全柵控制與運(yùn)行技術(shù)講義概述安全柵是一種安裝在安全場(chǎng)所的本質(zhì)安全型防爆儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，當(dāng)本安防爆系統(tǒng)的本安儀表發(fā)生故障時(shí)，安全柵能將串入到故障儀表的能量限制在安全值以?xún)?nèi)，從而確?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。在原油集輸自動(dòng)化系統(tǒng)中，安全柵是儀表不可或缺的關(guān)聯(lián)設(shè)備，所以對(duì)安全柵的基礎(chǔ)知識(shí)，正確選用安全柵，安裝、調(diào)試安全柵時(shí)的注意事項(xiàng)等問(wèn)題的掌握是至關(guān)重要的。安全柵知識(shí)介紹本安型安全柵本安型安全柵應(yīng)用在本安防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它是安裝于安全場(chǎng)所并含有本安電路和非本安電路的裝置，電路中通過(guò)限流和限壓電路限制了送往現(xiàn)場(chǎng)本安回路的能量，從而防止非本安電路的危險(xiǎn)能量串入本安電路，是本安系統(tǒng)的重要組成部分。安全柵安裝于安全場(chǎng)所，接收來(lái)自危險(xiǎn)區(qū)的信號(hào),輸出安全信號(hào)到安全區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)。由于安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無(wú)論控制室設(shè)備處于正?；蚬收蠣顟B(tài)，安全柵都能確保通過(guò)它傳送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。

安全柵的結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)的安全柵結(jié)構(gòu)形式分為二大類(lèi)：一類(lèi)為齊納式安全柵，它是通過(guò)快速熔斷絲和限壓、限流電路實(shí)現(xiàn)能量限制作用，使在本安防爆系統(tǒng)中，不論現(xiàn)場(chǎng)本安儀表發(fā)生任何故障，都保證傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)(危險(xiǎn)區(qū))的能量處于一個(gè)安全值內(nèi)（不會(huì)點(diǎn)燃規(guī)定的分級(jí)、分組爆炸性氣體的混合物),從而保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全。另一類(lèi)是隔離式安全柵，它是本安回路與非本安回路之間通過(guò)光、電、磁隔離技術(shù)，用變壓器耦合實(shí)現(xiàn)電源、信號(hào)輸入、信號(hào)輸出的隔離，由于信號(hào)完全浮空，增強(qiáng)了信號(hào)的抗干擾能力，提高了自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。并在本安端加類(lèi)似于齊納式安全柵的快速熔斷絲和限流、限壓電路實(shí)現(xiàn)能量的限制，保證本安防爆系統(tǒng)的安全。隔離式安全柵在使用時(shí)，不特別要求在本安端接地，系統(tǒng)可以在危險(xiǎn)區(qū)或安全區(qū)認(rèn)為合適的任何一方接地。齊納式安全柵齊納安全柵原理示意圖如上，它的原理簡(jiǎn)單、電路實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍，其原因如下：1、安裝位置必須有非?？煽康慕拥叵到y(tǒng)，并且齊納式安全柵的接地電阻必須小于1Ω，否則便失去防爆安全保護(hù)性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實(shí)際工程應(yīng)用中難以保證。2、要求來(lái)自危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)儀表必須是隔離型，否則通過(guò)齊納式安全柵的接地端子與大地相接后信號(hào)無(wú)法正確傳送，并且由于信號(hào)接地，直接降低信號(hào)抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。3、齊納式安全柵對(duì)電源影響較大，同時(shí)也易因電源的波動(dòng)而造成齊納式安全柵的損壞。隔離式安全柵隔離式安全柵原理示意圖如上，與齊納式安全相比，雖然價(jià)格略高，但其它方面的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶(hù)應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益：

1.由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。

2.對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。

3.由于信號(hào)線路無(wú)需共地，使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

4.隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號(hào)，這是齊納式安全柵所無(wú)法做到的。

5.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào)，以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號(hào)不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。因此，對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)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(chǎng)幾乎無(wú)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。選用安全柵步驟安全柵是介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限能電路，用來(lái)把控制室供給現(xiàn)場(chǎng)儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的儀表表面溫度，從而消除了引爆源。在選擇安全柵時(shí)必須考慮其型號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)儀表類(lèi)型相適應(yīng)，還須考慮安全柵與本質(zhì)安全儀表要求相兼容及形成的本安系統(tǒng)中阻抗匹配的問(wèn)題。目前廣泛采用是進(jìn)年來(lái)逐漸形成的一種本質(zhì)安全認(rèn)證技術(shù)，即“參量認(rèn)證”。按照“參量認(rèn)證”方式認(rèn)證的本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備需要一組安全參數(shù)，包括：

Vmax—

在正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的最高電壓。

Imax—在正常工作或故障條件下，能接受并保持其本安性能的最高電流。

Ci—

本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電容。

Li—本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電感。

Pmaxo

—

關(guān)聯(lián)設(shè)備允許輸入的最大功率?！皡⒘空J(rèn)證”關(guān)系式為：Vmax>Voc，Imax>Isc，Pmax>Pmaxo，Ci+Cc

結(jié)合“參量認(rèn)證”可知安全柵的選用：

1）與安全柵相連的安全設(shè)備的工作電壓不得超過(guò)安全柵的最高允許電壓。否則，應(yīng)采用光電隔離等技術(shù)使之與系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)，或者采用隔離安全柵；

2）“參量認(rèn)證”公式的Vmax，Imax，Pmaxi即為本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常參數(shù)，選用時(shí)應(yīng)該逐一對(duì)比。

3）“參量認(rèn)證”公式中引入Cc，Lc這兩個(gè)變量實(shí)際是引出了控制電纜的選用問(wèn)題，從而限制了電纜長(zhǎng)度。實(shí)際使用中還應(yīng)考慮阻抗匹配問(wèn)題。安裝、調(diào)試中的注意事項(xiàng)

安全柵應(yīng)安裝在安全場(chǎng)所，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌(35mm)安裝方式,標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度按安全柵個(gè)數(shù)選取。接地導(dǎo)軌采用專(zhuān)門(mén)的安裝支架，安裝支架直接裝在標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，與機(jī)殼絕緣。安全柵接地端用導(dǎo)線接在接地端子夾頭上，實(shí)現(xiàn)安全柵接地端和接地導(dǎo)軌的連接。當(dāng)大批安全柵密集安裝時(shí)，安全柵需分組，每組(例如16臺(tái))有接地導(dǎo)軌。每組的接地導(dǎo)軌都必須用導(dǎo)線進(jìn)行連接，導(dǎo)線的截面積須大于4mm2。安全柵總的接地電阻值應(yīng)不大于1Ω。

在對(duì)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(hào)、接線方法、線路極性等，是否符合設(shè)計(jì)及產(chǎn)品要求中的規(guī)定，否則可能對(duì)人身及設(shè)備造成傷害。嚴(yán)禁用兆歐表測(cè)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(kāi)全部的接線，否則可