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仪表本安防爆技术及其应用

导读: 介绍了仪表的本质安全防爆技术的原理、特点以及在自动化控制中的应用。并对本安型仪表及回路的特殊要求作了简要说明。

  引言

  在许多工业过程中,需要处理一些易燃易爆的工艺介质,为确保人员生命和生产装置的财产安全,防爆技术已经应用于各个行业及相关专业,形成一系列的行业、国家和国际标准,并随着工业的发展而发展。对于自动化仪表,最常用的防爆型式是本安型、隔爆型和增安型。由于电子技术的飞速发展和低功耗电子器件的不断诞生,本安防爆技术得到了更为广泛的推广和应用。特别是由于本质安全型(也称“本安型”)防爆型式与其他防爆型式相比,不仅具有结构简单,适用范围广,而且还具有易操作和维护方便等特点,因此这种以抑制点火源能量为防爆手段的本安型防爆仪表已被制造商和用户接受。

  1 本质安全防爆技术的原理

  本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。通常对于氢气(ⅡC)环境,必须将电路功率限制在1.3W 左右。由此可见,本安技术能很好地适用于工业自动化仪表。

  针对电火花和热效应是引起爆炸性危险气体爆炸的主要引爆源,本质安全技术通过限制电火花和热效应这两个可能的引爆源来实现防爆。在正常工作和故障状态下,当仪表产生的电火花或热效应的能量小于一定程度时,电度表不可能点燃爆炸性危险气体而产生爆炸。它实际上是一种低功率设计技术。原理是从限制能量入手,可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内,以保证仪表在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。通常对于氢气环境,也就是危险程度最高、最易爆的环境,必须将功率限制在1.3W 以下。国际电工委员会(IEC)规定,在危险程度最高的危险场所0区,只能采用Ex ia 等级的本安防爆技术。因此,本安防爆技术是一种最安全、最可靠、适用范围最广的防爆技术。本质安全型仪表设备按安全程度和使用场所不同,可分为Ex ia 和Ex ib。Ex ia 的防爆级别高于Ex ib。

  ① Ex ia 级本质安全仪表在正常工作状态下以及电路中存在一个或两个故障时,均不能点燃爆炸性气体混合物。ia 型仪表可适用于0 区、1 区和2 区。

  ② Ex ib 级本质安全仪表在正常工作状态下以及电路中存在一起故障时,不能点燃爆炸性气体混合物。ib 型仪表可适用于1 区和2 区。

  2 本质安全防爆技术的特点

  与其他任何防爆型式相比,采用本安防爆技术的工业自动化仪表具有以下技术和商务上的特点。

  ① 不需要设计制造工艺复杂、体积庞大且又笨重的隔爆外壳,因此,本安仪表具有结构简单、体积小、重量轻和造价低等特点。据资料,建立一个本安型和隔爆型开关传输回路的费用之比约为1:4.

  ② 可在带电情况下进行维护、标定和更换仪表的部分零件等。

  ③ 安全可靠性高。本安仪表不会因为紧固螺栓的丢失或外壳结合面锈蚀、划伤等人为原因而降低仪表的安全可靠性。

  ④ 由于本安防爆技术是一种“弱电”技术,因此,本安仪表的使用可以避免现场工程技术人员的触电伤亡事故。

  ⑤ 适用范围广。本安技术是唯一可适用于0 区危险场所的防爆技术。

  ⑥ 对于像热电偶等简单设备,不需特别认证即可接入本安防爆系统。

  3 本质安全防爆技术在现代工业自动化控制中的应用

  本质安全防爆系统由3 部分组成:现场本质安全仪表设备、本质安全系统网电缆及本质安全关联设备。现场仪表包括各种安装在危险场所的一次检测仪表(如两线制变送器);本质安全系统网电缆一般为蓝色或加蓝色套管与其它电缆相区别;关联设备包括齐纳式安全栅、隔离式安全栅以及其他形式的具有限流、限压功能的保护装置,能将窜入到现场本安设备的能量限制在安全值内,从而确保现场设备、人员和生产的安全。

 

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