安全栅在化工安全生产中的应用3553.docx

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1、安全栅在在化工安安全生产产中的应应用摘要：简简要介绍绍了安全全栅的分分类、工作原原理、在在化工安安全生产产中的应应用及注注意事项项。Absttracct;:Briieflly iintrroduucedd thhe cclasssifficaatioon oof ssecuuritty ggatee, wworkkingg prrincciplle, thee apppliicattionn inn chhemiicall prroduuctiion saffetyy annd tthe mattterrs nneeddingg atttenntioon.关键词：安全栅栅；本质质安全；爆炸国家

2、石油油化学工工业的高高速发展展为企业业带来巨巨大经济济效益与与社会效效益的同同时，各各种安全全隐患及及事故也也随之不不断产生生，给社社会带来来了极大大的危害害。作为为保护生生产安全全的设备备安全全栅，以以前只在在重要的的场合应应用，现在已已经作为为设计的的标准规规范进行行推广。安全栅是是用在安安全区或或者由其其他防爆爆型式保保护的壳壳体内,它是本本质安全全设备的的关联设设备。作作为本质质安全型型设备和和安全区区的一般般型设备备之间的的接口”,安全全栅承担担着限制制进入危危险场所所本质安安全电路路的能量量,保证证本质安安全设备备防爆性性能的任任务,故故其可靠靠性、安安全性是是非常重重要的。它它关

3、系到到能否有有效地保保证连接接到本质质安全设设备供电电和通讯讯防爆性性能的安安全、可可靠二二极管安安全栅和和安全分分流器的的型式试试验探讨讨。1安全栅栅的理论论基础众所周知知，化工企企业属于于高危企企业，在在生产运运行中易易发生爆爆炸等重重大事故故。在现现场同时时满足下下列3个个条件时时，爆炸炸就会发发生：易爆物物质如易易爆气体体；氧气；引爆源源，如足足够能量量的火花花或足够够高的物物体表面面温度。这这就是所所谓的爆爆炸三角角形原理理（见图图1）。图1爆炸炸三角形形原理根据爆炸炸三角形形原理，消消除上述述3个条条件中的的任何一一个就能能防爆。而而氧气是是难以控控制的，所所以，控控制易爆爆物质和

4、和引爆源源为两个个最常用用的防爆爆方法。安安全栅技技术是针针对控制制引爆源源的原理理而产生生的。所所谓控制制引爆源源就是人人为地消消除引爆爆源，即即消除足足以引爆爆的火花花，又消消除足以以引爆的的仪表表表面温升升，即利利用安全全栅技术术，将提提供给现现场仪表表的电能能量限制制在既不不能产生生足以引引爆的火火花，又又不能产产生足以以引爆的的仪表表表面温升升。依照照国际标标准和中中国国家家标准，当当安全栅栅安全区区一侧所所接设备备发生任任何故障障（电压压不超过过2500 V）时时，本质质安全防防爆方法法能确保保现场的的防爆安安全。化化工企业业部分危危险气体体最小点点燃能量量等危险险参数见见表1。对

5、对于仪表表检测和和控制回回路而言言，要保保证现场场安全就就要限制制现场能能量，这这就意味味着要限限制电压压和电流。又又由于电电容和电电感能够够存储和和释放能能量，因因此电容容和电感感也需限限制。国国际标准准和中国国国家标标准中给给出的常常用电能能量引爆爆曲线有有电压电电流引爆爆曲线、电电压电容容引爆曲曲线和电电流电感感引爆曲曲线等。根根据这些些曲线，再再考虑11.5倍的的保险系系数，人人们便可可以确定定在涉及及某类气气体时，对对指定回回路的电电能量限限制参数数。例如如，涉及及C类气气体（如如氢气）时时，对标标称244 V（DDC）供供电的回回路（如如变送器器、电气气转换器器、电磁磁阀等）通通常

6、设定定限压值值为288V。依依此限压压值查电电压电流流引爆曲曲线，并并考虑11.5倍倍的保险险系数，可可确定此此时的限限流值应应为1119 mmA。对对到达现现场能量量的限制制就可以以通过安安全栅来来完成。表1危险险气体最最小点燃燃能量等等危险参参数2安全栅栅的分类类及工作作原理安全栅从从工作原原理上可可分为齐齐纳式安安全栅、变变压器隔隔离式安安全栅、光光电隔离离式安全全栅。2.1齐齐纳式安安全栅齐纳式安安全栅是是最早出出现的安安全栅，最最初的安安全栅的的理论基基础便是是建立在在齐纳式式二极管管的工作作特性上上的，其其原理如如图2。图2齐纳纳式安全全栅原理理齐纳管用用于限制制电压。当当回路电电

7、压接近近安全限限压值时时，齐纳纳管导通通放电，使使齐纳管管两端电电压始终终保持在在安全限限压值以以下。电电阻用于于限制电电流，当当电压被被限制后后，适当当选择电电阻值，即即可将回回路电流流限制在在安全限限流值以以下。保保险丝可可防止因因齐纳管管被长时时间流过过的大电电流烧断断而导致致回路限限压失败败。当超超过安全全限压值值的电压压加在回回路上时时，齐纳纳管导通通。如果果没有保保险丝，流流经齐纳纳管的电电流会无无限上升升，最终终烧断齐齐纳管，使使回路失失去限压压。同时时为确保保回路安安全，保保险丝必必须选用用高速熔熔断型，其其熔断速速度应比比齐纳管管可能被被烧断的的速度快快10倍倍。为保保障安全

8、全性，可可采用三三冗余的的齐纳管管结构，从从而满足足ia级级本质安安全的要要求。2.2变变压器隔隔离式安安全栅目前应用用最多的的安全栅栅为变压压器隔离离式安全全栅。应应用变压压器隔离离原理使使安全栅栅输向危危险区域域电流始始终控制制一个允允许范围围内，达达到了本本质安全全的目的的，其原原理如图图3。变变压器隔隔离式安安全栅的的本安回回路和非非本安回回路之间间没有直直接联系系，而是是通过变变压器耦耦合。通通向本安安回路端端隔离式式安全栅栅还需要要有相当当齐纳式式或晶体体管式安安全栅的的限压、限限流电路路，保证证本安端端的安全全性。另另外，工工业过程程控制系系统一般般都是采采用直流流电流传传输信号

9、号。因此此，通过过隔离变变压器进进行信号号传递，必必须在电电流信号号进入隔隔离变压压器之前前，将直直流信号号换成交交流信号号，而通通过变压压器后，再再把交流流信号转转换成直直流电流流输出。图3变压压器隔离离式安全全栅工作作原理2.3光光电隔离离式安全全栅光电隔离离式安全全栅是一一种新型型的安全全栅，它它采用光光电耦合合元件作作为隔离离元件，隔隔离电压压可达55 kVV以上。一一般要求求将直流流信号转转换成频频率信号号，经光光电耦合合器检出出频率信信号再转转换成直直流信号号的原理理来实现现。2.4总总线安全全栅为了能能在本安安防爆的的环境下下成功使使用基金金会现场场总线技技术,选选择了现现场总线

10、线安全栅栅。总线线安全栅栅实现了了分支为为本安防防爆,主主干为增增安防爆爆的网络络结构。该该结构提提高了系系统对现现场设备备的供电电能力,增加了了网段悬悬挂仪表表设备的的数量。结结合基金金会现场场总线安安全栅在在巴基斯斯坦PAARCOO柴油加加氢项目目中的应应用,介介绍了现现场总线线的回路路构成、工工作方式式、防爆爆方法及及总线安安全栅提提高供电电能力的的应用。2.5二二极管安安全栅在安全栅栅中, 二极管管安全栅栅是最常常用的。GGB38836.420000对二二极管安安全栅和和安全分分流器的的性能作作了很高高的要求求,在设设计制造造二极管管安全栅栅和安全全分流器器时不但但要求元元器件参参数、

11、产产品结构构上满足足国标规规定,而而且对元元器件的的型式检检验也有有严格的的要求。GGB 338366.420000第88.6.1条要要求分流流元件承承受瞬态态性能应应按100.122条规定定的矩形形脉冲电电流试验验。3安全栅栅在工厂厂中的应应用工厂在生生产过程程中要应应用大量量的现场场仪表，进进行液位位、温度度、压力力等状态态的测量量工作。作作为安装装于安全全区的安安全栅要要接受并并处理大大量来自自危险区区的信号号，输出安安全信号号到安全全区或危危险区。虽虽然信号号的类型型各不相相同，但但安全栅栅大致可可分为输输入安全全栅和输输出安全全栅。以以目前应应用较为为广泛的的MTLL公司550000

12、系列安安全栅为为例，MMTL550422作为模模拟输入入安全栅栅和MTTL50045作作为模拟拟输出安安全栅是是在化工工企业中中应用最最为普及及的两款款型号。MMTL550422为模拟拟输入安安全栅，其其结构如如图4。图4 MMTL550422模拟输输入安全全栅结构构它一般与与本质安安全型两两线制变变送器配配套使用用。它的的作用是是向变送送器供电电，同时时，把变变送器送送出的直直流420 mA电电流信号号转换成成与它隔隔离的直直流420 mA电电流信号号或直流流155 V的的电压信信号输出出。MTTL50042所所接受的的信号为为4220 mmA、22或3线线制，智智能变送送器或电电流源信信号

13、输出出信号为为4220mAA。带重重叠数字字信号安安全区负负载为006000。转换精度度：优于220A。220 mmA时，输出电电压最小小16.5 VV。功耗：224 VV时，11.3 W。可可连接00区、IIIC、TT4-TT6经合合适认证证的设备备。MTL550455为模拟拟输出安安全栅，其其结构如如图5。图5 MMTL550455模拟输输出安全全栅结构构它一般与与本质安安全型电电气转换换器或电电气阀门门定位器器配套使使用。它它的作用用是向电电气转换换器或电电气阀门门定位供供电，同同时，将将调节器器输出的的4220 mmA直流流电流信信号进行行隔离变变换后再再输出44200 mAA直流电电

14、流信号号，供给给电气转转换器或或电气阀阀门定位位器。输入信号号：4220 mmA。输出信号号：4220 mmA。危险区负负载：08800。转换精度度：优于220A。20 mmA时，输出电电压最小小16 V。功耗：224V时时，1.0 WW。可连接00区、IIIC、TT4-TT6经合合适认证证的设备备。2.4总总线安全全栅为了能能在本安安防爆的的环境下下成功使使用基金金会现场场总线技技术,选选择了现现场总线线安全栅栅。总线线安全栅栅实现了了分支为为本安防防爆,主主干为增增安防爆爆的网络络结构。该该结构提提高了系系统对现现场设备备的供电电能力,增加了了网段悬悬挂仪表表设备的的数量。结结合基金金会现

15、场场总线安安全栅在在巴基斯斯坦PAARCOO柴油加加氢项目目中的应应用,介介绍了现现场总线线的回路路构成、工工作方式式、防爆爆方法及及总线安安全栅提高供供电能力力的应用用。4安全栅栅在应用用中的注注意事项项目前本安安系统已已作为一一个设计计规范，越越来越受受人关注注。本安安系统除除要选择择合适安安全栅外外，使用用时应注注意以下下几个方方面。a)注意意线缆和和现场设设备容抗抗和感抗抗，本安安防爆是是系统防防爆，安安全栅除除需要达达到所需需防爆等等级外，线线缆和现现场设备备蓄能也也是一个个关键问问题。b)注意意本安接接地，齐齐纳安全全栅需要要本安接接地，接接地电阻阻应小于于1。c)注意意安全栅栅与

16、现场场仪表信信号的匹匹配问题题。d)充分分考虑好好现场负负载，特特别是齐齐纳安全全栅。e)本安安线缆与与非本安安线缆应应分开敷敷设在不不同线槽槽里，并并应有明明显标识识。5结语目前在化化工企业业中，安安全栅作作为一种种保障现现场生产产安全的的设备已已大量应应用。笔笔者在实实践中深深刻体会会到安全全栅作为为一种安安全防护护设备，对对稳定生生产起到到了保障障作用。6参考文文献1 GBB38336.11-20000爆爆炸性气气体环境境用电气气设备第第1部分分：通用要要求S2 GBB38336.44-20000(eqvv IEEC 6600779-111：19999)爆爆炸性气气体环境境用电气设备备第

17、4部部分：本质安安全型“i”S3周春晖晖.化工工过程控控制原理理M.杭州州：浙江大大学出版版社，1199881 齐纳纳安全栅栅仪器器仪表应应用技术术何诚(北京远远东仪表表有限公公司10000113);P300-4002信息技技术及应应用石油化化工自动动化, 20010, 2总线安全全栅在炼炼油项目目中的应应用隋明新(中国天天辰工程程有限公公司仪表表二室,天津30004000)P447-4493 二极极管安全全栅和安安全分流流器的型型式试验验探讨 电器器防爆PP41-42 20010.2张曦1,李长坤坤2(1.黑黑龙江科科技学院院,黑龙龙江哈尔尔滨11500027;2.石油油和化学学工业电电气产品品防爆质质量监督督检验中中心,天天津30003113)电器防防爆pp41-424齐纳式式安全栅栅设计与与应用问问题探讨讨彭莉,杨亮亮,杨森(国家安安全生产产重庆矿矿用设备备检测检检验中心心,重庆庆40000377)20088 112 矿业业安全与与环保第第35卷卷增刊PP86-90