安全检测技术精选PPT.ppt

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1、第7章 检测仪表与系统的防爆 关于安全检测技术第1页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 7.1 检测仪表与系统防爆概述检测仪表与系统防爆概述 7.1.1 7.1.1 检测仪表的安全特性检测仪表的安全特性在工业生产，尤其是石化生产中，许多生产过程具有易燃、易爆、高温、高压和有毒等特点，许多工艺介质具有强烈的腐蚀性，有些介质易结晶和堵塞管道。测量仪表在这些特殊的场所中使用时必须采取相应的技术措施，解决仪表的防护问题。第2页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 为了使检测仪表，尤其是电动测量仪表、电动执行器等直接靠近生产设备或生产环境的仪表单元，能够适用于具

2、有火灾及爆炸危险的生产现场，对检测仪表提出的安全要求通常有如下两种类型。(1)检测仪表自身具有本质安全特性，即使在具有爆炸危险的环境中使用，也不会产生可燃物质或可燃性混合物燃烧爆炸所需要的有效点火源或危险火花。(2)检测仪表自身具有一定的防爆、隔爆特性，能将检测仪表内部与其外部的易燃、易爆危险环境进行有效的隔离，限制从电动仪表内部进入到危险现场中的火花能量，不向仪表外部的易燃、易爆危险环境提供足以引起燃烧、爆炸的危险火花。第3页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 一般地，具有本质安全特性的检测仪表称为本质安全型仪表，也称为安全火花型仪表，其主要特点是仪表自身不会产生危险火

3、花。而具有一定防爆、隔爆特性的检测仪表称为防爆型或隔爆型仪表，它的主要特点是在仪表内部仍有可能产生危险火花，并且该火花能够点燃由仪表缝隙进入其内部的可燃混合气体，但却能阻止仪表内部的燃烧或爆炸通过缝隙传至外部的危险环境。必须指出，防爆或隔爆型的结构不但适用于检测仪表，也适用于电气设备或电动机的安全要求，是先于本质安全型结构之前应用的传统防爆类型。第4页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 7.1.27.1.2检测仪表的防爆结构检测仪表的防爆结构1 1隔爆型隔爆型隔爆型将检测仪表及配线完全装在仪表盒、设备盒或管内进行密封，但是无论怎样密封，内外的温差照样能使内部空气膨胀和收缩

4、，通过间隙进行呼吸，因而不可能完全防止爆炸性气体从外部进入结构内部。所以，像隔爆仪表箱、电动机外壳、开关箱、照明灯具玻璃罩等，除了要做成完全密封的结构之外，还要做成即使在结构内部发生电火花引起可燃性气体爆炸，也能耐得住爆炸的结构(其耐压大约为0.8MPa)。同时，爆炸生成的气体通过间隙出来时，还要能够冷却到不致对密封结构外部的爆炸性混合气体构成点火源。第5页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 必须指出，如果在隔爆型结构的结合面上使用密封填料封闭，那么在隔爆容器内发生爆炸时，爆炸压力会将密封填料挤出去，使它起不到隔爆的作用。因此，通常是将结合面全部加工成光洁面或螺纹进行连接

5、。这样的话，爆炸产生的气体通过金属光洁面或螺纹时，能被冷却到爆炸性混合气体的燃点温度以下，从而阻止燃烧波的传播。这时的气路长度(即金属光洁结合面的间隙深度或者螺纹峰谷面的总长)与间隙或缝隙大小必须符合最大安全缝隙或火焰蔓延极限所规定的具体值。第6页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 根据国际电工委员会79-1A号文件规定，最大安全缝隙是指受试设备两部分壳体间，在缝隙深度(即气路长度)为25mm时，能够阻止其内部可燃性混合气体被点燃后，通过壳体结合面而将爆炸传至外部可燃混合气的最大间隙值。对各种爆炸性气体混合物而言，都具有其最大安全缝隙，一些可燃物质的最大安全缝隙数据见表7

6、1。在国家标 准 GB133677中，最 大 安 全 缝 隙 大 小分 别 为：1.0mm、0.6mm1.0mm、0.4mm0.6mm和0.4mm四种情况。第7页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 将可燃气和空气构成的爆炸性混合物按传播爆炸的危险性依次分为1、2、3、4级。若再将爆炸性物质按自燃点分组情况给予综合考虑，就可得出可燃气体或蒸汽的分级、分组标准。依照国家标准GB1336-77，一些可燃气体或易燃液体蒸汽的级别、组别情况见表72。这一标准(GB1336-77)以往是作为可燃气体或易燃液体蒸汽与空气混合物环境中，选用防爆、隔爆检测仪表的主要依据。隔爆型产品中有适合

7、于爆炸等级1、2、3、4级和燃点组别a、b、c、d的，但对爆炸等级4和燃点组别c的情况仍有一定困难。需说明，当前执行的国家标准GB3836-2000采取与国际标准接轨的原则，对爆炸性气体混合物的分级、分组规定进行了适当的调整。第8页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 表表7-1可燃物质的最大安全缝隙可燃物质的最大安全缝隙 第9页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 表表7-1可燃物质的最大安全缝隙可燃物质的最大安全缝隙 第10页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 表表7-1可燃物质的最大安全缝隙可燃物质的最大安全缝隙 第11页，讲

8、稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 表表7-2爆炸性混合气体的分级分组规定爆炸性混合气体的分级分组规定 第12页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 表表7-2爆炸性混合气体的分级分组规定爆炸性混合气体的分级分组规定 第13页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 2 2防爆通风充气型防爆通风充气型 防爆通风充气型也称为正压型，它与隔爆型一样，需将检测仪表装入全封闭的容器内或外壳中，同时里面充入清洁空气或惰性气体，以稍微提高内部压力来防止危险性气体进入。如果内部压力下降，外部的爆炸性气体有可能进入而发生危险，故一般设有内部压力监测及自动报

9、警或自动停车等装置，监控内部压力下降情况。对于爆炸危险等级较高(如危险性级别在3和4)和自燃点组别较低的可燃性气体或蒸气，往往隔爆结构制造有困难，对此，采用通风充气型结构是合适的，可以有效地提高仪表和电气设备的安全性。所以，在电动仪表、电气自动控制装置等设备上常采用通风充气型防爆结构。防爆通风充气型电设备的标志为p。第14页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 3 3防爆充油型防爆充油型 防爆充油型简称充油型，这种结构主要用于电气设备的防爆。它是将开关、制动器、变压器、整流器等电气主体浸没在绝缘油中，而且从油面高出危险部位的距离至少要保证在10mm以上。在这种防爆结构中，漏

10、油引起的油面下降是十分危险的。因此，必须用油面计来经常监测油面位置，以确保安全性。此外，在充油型开关中，开关开闭时产生的弧光能使绝缘油热分解，产生以氢气为主的可燃气体，所以要设排气孔以防止由于其中积累分解气体而成为混合气体发生爆炸。防爆充油型结构标志为o。第15页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 4 4防爆安全型防爆安全型 防爆安全型结构并不是真正的防爆结构，只是采用辅助性措施，将正常运行中容易过热或产生电火花的仪表或设备部件，在绝缘、温升等方面加以处理，使之比一般要求的部件做得可靠。同时对仪表或设备中的气隙、端子板、连接点等部位严格要求，增加安全度。因此，防爆安全型有

11、时也称为增安型。防爆安全型结构的标志为e。第16页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 5 5特殊防爆型特殊防爆型通常，特殊防爆型结构多用在实验测试仪器和安全性检查仪器中，其防爆性能要通过实验被确认之后，才能付诸使用。以上五种结构防爆形式在检测仪表和电气设备的安全防护中有着广泛的应用。对于检测测量仪表来讲，其中隔爆型、防爆通风充气型(即正压型)和防爆安全型(增安型)用得更多一些，是主要采用的结构防爆类型。但是，在石油、化学工业中，随着自动控制技术、计算机技术的广泛应用，利用电子设备、微电子设备进行各种工艺计量、参数监测和控制愈来愈多，如果原封不动地采用上述防爆结构，则在技术

12、上和经济上都造成一定的困难，因而发展形成了适于低电压、弱电流电子设备和微电子设备的安全防爆型式本质安全型防爆结构，亦称为安全火花型结构(标志为ia和ib)。第17页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 凡具有本质安全型防爆结构的检测仪表，都是安全火花防爆仪表。在这种防爆结构中，仪表的各个电气回路中使用的都是一些很微弱的电压和电流，即使断开通电中的电感回路时，在断开处产生火花或者在间歇接触电容回路或电阻回路时产生小火花和电弧，但这些火花或电弧已经完全小到不能成为爆炸性混合气体的点火源，其极限能量无论如何也达不到可燃气体在空气中最适宜浓度下的最小点火能量，所以，安全火花防爆仪表

13、具有本质安全特性。安全火花(本质安全型)防爆仪表在防爆结构设计中采用的安全防护措施有两方面：一是对送往易燃、易爆危险现场的电信号，经专门的安全保持器，进行严格的限压、限流和电路隔离；二是对危险现场中仪表的高储能危险元件，在线路设计上对其自身能量进行限制，严格防止危险火花的出现。第18页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 7.2检测仪表的本质安全防爆检测仪表的本质安全防爆 7.2.17.2.1本质安全防爆的基本原理与措施本质安全防爆的基本原理与措施 从危险火花的分析可得，设计本质安全防爆系统就是要合理地选择电气参数，使系统和设备在正常或故障状态下发生的电火花变得相当小，不会

14、点燃周围环境的可燃性气体混合物。由于本质安全防爆是利用系统或电路的电气参数达到防爆要求的，因而是一种非常可靠的防爆手段。鉴于此，确定什么样的电火花标准才能不点燃周围环境中可燃性气体混合物即成为关键性问题。标准确定得当，既保证了安全，又利于设计制造;标准确定得过严，安全固然得到保证，但设计制造方面会存在困难；标准确定得过宽，安全得不到保证，显然也不合适。因此，必须在实验和理论分析相结合的基础上认识电火花在可燃性气体混合物中的点燃特性，认识影响电火花点燃特性的各种因素。第19页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 1 1影响电火花点燃能力的因素影响电火花点燃能力的因素 利用电火

15、花发生装置产生的电火花，在各种爆炸性混合物中进行一系列点燃试验发现，爆炸性混合物能否被点燃，与下列各种因素有关。(1)可燃性气体或蒸汽本身的因素，如气体或蒸汽的种类、浓度、温度和压力等；(2)电气回路存在的因素，如直流、交流电路，高频、低频信号，电压、电流大小，电路的电感性、电容性和电阻性等；(3)产生电火花方面的因素，如产生火花的两个导电极的形状、尺寸、材料、开闭速度、开闭方式和极性等；(4)火花次数的影响。第20页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 2 2实现本质安全的基本措施实现本质安全的基本措施 1 1）合理选择元件的额定参数）合理选择元件的额定参数 本质安全电路

16、中元件的额定参数，需根据爆炸性混合物的级别和组别进行选择，既应满足电路的本质安全性能设计要求，使电路在任何工作状态下发生的电火花的能量均小于爆炸性混合物分级点燃的最小点燃能量，还应考虑一定的裕量，使电路中所有元件工作时的表面温度低于爆炸性混合物按自燃温度分组所允许的最高表面温度。所以，与本质安全性能有关的元件(变压器除外)在正常工作状态时，其电流、电压或功率不得大于其额定值的2/3。第21页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 当电路中由于电流太大而不能达到本质安全性能时，可采用保护性元件串接限流。一般，串接限流用电阻元件的选择，应使其使用功率在正常工作状态下不大于其额定值

17、的2/3，故障状态下不大于其额定值。金属膜电阻、线绕被覆层电阻等可作为限流电阻，不宜采用碳膜电阻，而且限流电阻的装配应防止电阻两端短路，线绕电阻需有防止松脱措施。第22页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 当电路中由于电感、电容元件储能太大而不能达到本质安全性能时，可在其两端加保护性元件或组件。根据电容火花和电感火花放电过程的分析结果，电容储能经串联电阻放电可以减小电火花，这时串联放电用电阻的额定功率应符合限流用电阻元件的要求。而电感火花放电能量的减小，可通过对电感元件两端并接分流元件加以实现。电感线圈两端常用的保护性元件或组件(即并接分流元件)是经过老化筛选的电容器和二

18、极管或齐纳二极管，并且需采用双重化措施。桥式连接的二极管组件可作为双重化分流元件。一般，二极管作分流元件时，其承受的最大电压应不大于其额定反向电压的2/3，承受的最大电流应不大于其额定值的2/3；电容器作分流元件时，其所承受的最高电压应不大于其额定值的2/3，且不宜采用电解电容和钽电容。此外，分流元件与被保护元件应连接可靠，当其处于危险环境时应胶封为一体，特殊情况可采用相应的措施。第23页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 2）降低电源的容量 一般降低电压或电流，是减小电路火花，提高本质安全性能的普遍有效的方法。因此，为使爆炸性危险环境所用电气设备达到本质安全型，应在满足

19、电路或电气设备的工作功率和工作性能要求的条件下，把电压、电流或二者都设计成较小的值。换言之，就是要降低电路或电气设备电源的容量，防止电路中出现过高的电压或过大的电流。这也正是本质安全型防爆结构只能适用于测量、监视、通信及控制等弱电设备和系统的原因所在。第24页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 根据电火花放电过程分析，对于电感性负载，减小电流比降低电压作用更大，更有利于实现安全火花；同理，对于电容性负载，降低电压比减小电流更有利；对于电阻性负载，多数场合是降低电压。然而，随着电子工业的飞速发展和电子元、器件及电动仪表等在爆炸危险环境中的广泛应用，电路、仪表等的功能增多，电

20、路趋于复杂，对电源容量的要求越来越高，电源容量和电源的本质安全性能之间的矛盾越来越突出。当电路为完成其基本功能而需要较大的电源容量，同时又要考虑其本质安全性能时，解决的办法是在电路中设计并采用专用的装置快速切断负载，人为地缩小电路放电时间，以利于提高电源容量。有关实验表明，当电路放电时间缩短后，电源电压、电流都可以得到很大提高，即允许的安全火花电源容量可以提高很多。而且电路放电时间的缩短，可通过提高保护电路的动作速度加以实现。第25页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 3）机械隔离与电气隔离 对于本质安全型电气设备来讲，要求其中全部电路都是由本质安全型电路组成的，电路中所

21、有的元件应符合本质安全性能所要求的额定参数值，或者元件本身就是可靠元件或组件，在使用中不会影响本质安全电路的防爆性能。对于直接向本质安全型电气设备供电用的电源变压器等，由于很难做成本质安全型的，因而要制成可靠元件或组件，这样就在电气设备的本质安全电路部分与非本质安全电路回路之间有许多电的、磁的联系。在正常情况下，电气设备的本质安全与非本质安全两种回路之间不会短接，但万一发生短接则十分危险，故必须采取可靠措施，对设备的连接部分、端子、导线引入部分、印刷线路板等实现机械隔离，防止非本质安全电路的危险能量窜入本质安全电路中。机械隔离还不能完全解决时，应实行电气隔离，即加设安全栅。第26页，讲稿共62

22、张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 为了防止安全场所中非本质安全电路的能量窜入危险环境中的本质安全电路，确保危险环境中本质安全电路的安全，在本质安全电路与非本质安全电路之间设置一个由保护性元件制成的装置，这种装置就叫做安全栅。本质安全型电气设备中最常用的是二极管安全栅。它是一种可靠组件，由限流元件(金属膜电阻、非线性电阻等)、限压元件(二极管、齐纳二极管等)和特殊保护元件(快速熔断器等)组成，其中，晶体管元件须双重化。有关安全栅的分类及工作原理见后述。第27页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 4）关键部位采用不出故障元件设计 本质安全电气设备的一个要点是在关键

23、部位配置不出故障的部件，即可靠元件或组件，如不会短接的电源变压器、具有防止限流电阻短路的措施和隔爆外壳的电池或蓄电池、不会开路的电容器、不会短路的电阻等，其他部件即使出了故障，也无损于电气设备的本质安全性能。有关可靠元件和组件的设计、选型及参数选择等，可根据国家标准GB3836.4-2000本质安全型电路和电气设备制造和检验规程中的有关要求确定。第28页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 7.2.2本质安全防爆系统本质安全防爆系统 1 1本质安全防爆系统的组成本质安全防爆系统的组成 根据石油、化工生产过程控制要求和仪表的概念，本质安全防爆系统的基本结构(或组成)如图7-1

24、所示。图中，现场仪表与控制室仪表之间通过安全栅相连，对送往现场的电压和电流进行严格的限制，确保各种事故状态下进入危险现场的电功率在安全范围内。安全栅也称为防爆栅或安全保持器，是本质安全防爆系统必不可少的环节。但是，安全栅只能限制进入现场的瞬时功率，如果现场仪表不是本质安全型仪表，其中将有较大的电感或电容储能元件，那么当仪表内发生短路、开路等故障时，储能元件上长期积累的电磁能量完全可能产生危险火花，引起爆炸。第29页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-1本质安全防爆系统的基本结构 第30页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 按照本质安全防爆系统所

25、应具备的充要条件，在自动化仪表的分类生产中，按功能划分,除设计和生产具有本质安全性能的测量仪表和执行仪表,以适应爆炸性危险场所生产过程控制的需要之外，将安全栅也作为独立的安全单元来设计和生产，从而使组合式生产过程控制系统模式同样可以应用于有爆炸危险的生产控制中。对于具有本质安全性能的测量仪表和执行仪表的结构及其设计问题已在前面给予讨论，这里不再赘述。但从仪表角度考虑，作为独立组合单元的安全栅则有必要进一步分析，以解决生产过程控制系统中危险现场与安全场所关联部分的本质安全性能问题，确保系统具有本质安全性能。确保本质安全电路安全性的装置，可以说它是在危险场所与非危险场所线路中间的能量限制器，防止非

26、危险场所的危险能量流到危险场所去，其原理如图7-2所示。第31页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-2本质安全防爆系统的原理框图 第32页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 2 2隔离式安全栅及其工作原理隔离式安全栅及其工作原理在目前我国生产的单元组合式仪表中，安全栅是独立的仪表单元，用于接收危险场所防爆仪表的标准传输信号，转换产生具有本质安全性能要求的同样的标准传输信号：直流420mA。在安全栅仪表单元中，一般是采用隔离式的方案，以变压器作为隔离元件，分别将输入、输出和电源电路进行隔离，以防止危险能量直接窜入现场。同时，用晶体管限压、限流电路

27、对事故状态下的过电压或过电流做截止式的控制。虽然采用隔离式方案的安全栅单元线路复杂、体积较大、成本较高，但不要求特殊元件，便于生产，工作可靠，防爆定额较高，交、直流可达220V，因此得到广泛的应用。第33页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 目前应用最多的安全栅有两种形式：一个是以齐纳二极管为主要元件的二极管齐纳栅；另一个是隔离型的安全栅，如隔离变压器、光电耦合器等。在DDZ型仪表及I系列仪表中,安全栅又分为检测端和操作端安全栅。本书中研究检测技术要使用检测端安全栅。EK系列仪表、YS系列仪表、S系列仪表则采用齐纳安全栅。一般按使用现场仪表来确定安全栅，不做检测端、操作端

28、之分。由于二线制变送器在大量应用，因此用于供电的配电器也在大量应用。在DDZ和系列仪表中如果用了检测端安全栅，就不再用配电器了。因为安全栅与配电器是合二为一的。这在选型时要注意。第34页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-3检测端带隔离和齐纳管的安全栅 第35页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-4齐纳管安全栅 第36页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 3 3隔离式安全栅的分类隔离式安全栅的分类 1）检测端安全栅 检测端安全栅作为现场测量变送器与控制室仪表和电源的联系纽带，一方面要向测量变送器提供电源，一方面要把变

29、送器送来的信号电流经隔离变压器11地传送给控制室仪表。在上述传递过程中，依靠双重限压、限流电路，使任何情况下输往危险场所的电压和电流不超过直流30V、30mA，从而确保危险场所的仪器仪表安全。第37页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-5所示是检测端安全栅单元的原理图。24V直流电压经直流-交流变换器后变成8kHz的交流电压，再经变压器B传递。一路经整流滤波和限压、限流电路为测量变送器提供电源(仍为直流24V)；另一路经整流滤波为解调放大器提供电源。而从测量变送器获得的420mA信号电流经限压、限流电路进入调制器，被二极管调制器调制成交流后，由变压器B2耦合到解调放

30、大器，经解调后恢复成420mA直流信号，输出给控制室仪表。所以，从信号传送角度来看，安全栅是一个传递系数为1的传送器。被传送信号经过调制-变压器耦合解调的过程后，照原样送出。而且在传送过程中，这里的电源、变送器、控制室仪表之间除磁的联系之外，电路上是互相绝缘的。第38页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-5检测端安全栅单元的原理图 第39页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 2）执行端安全栅 单元组合式仪表中执行端安全栅单元原理如图7-6所示。图中，24V直流电源经磁耦合多谐振荡器变成交流方波电压，通过隔离变压器B1分成两路，一路供给调制器，作

31、为420mA信号电流的斩波电压(调制电压)；另一路经整流滤波，给解调放大器，限压、限流电路，以及执行器供给电源。安全栅中信号的通路是：由控制室仪表来的420mA直流信号电流经调制器变成交流方波，通过电流互感器B2作用于解调放大器，经解调恢复为与原来相等的420mA直流电流，以恒流源的形式输出，且该输出经限压、限流后供给现场的执行器。第40页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-6执行端安全栅单元的原理图 第41页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 4 4外界因素对本质安全防爆系统的影响外界因素对本质安全防爆系统的影响1）导线分布电感与电容的影响

32、在本质安全防爆系统中，从关联设备到危险场所的本质安全设备之间，往往有很长的连接电缆，从而存在着分布电感和电容，储有一定的能量。当储能达到一定程度时，电缆短路火花就会酿成点燃的危险，因此必须控制电缆的分布电感和电容，使其储能小于爆炸性混合物的最小点燃能量。长电缆的分布电感和电容可作为集中参数处理，其值可按照下列公式计算：（7-1）第42页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 式中:A爆炸性混合物的最小点燃能量，单位为mJ；Uk安全栅的最高开路电压，单位为V；Ik安全栅的最大短路电流，单位为A；L/R电缆导线单位电阻的电感值。（7-2）第43页，讲稿共62张，创作于星期日第7章

33、 检测仪表与系统的防爆 按照式(7-1)或式(7-2)，可根据关联设备中安全栅的参数和危险环境爆炸性混合物的最小点燃能量来确定电缆导线的允许电感量和电容量或单位电阻的电感量。由于式(7-2)中L/R值是在电缆的最大储能及点燃能力与其长度无关的条件下得出的，因此按L/R值选择电缆时，可不考虑长度的影响。但按式(71)选择电缆时，必须考虑电缆的长度及其结构，并将借助于理论计算。根据电磁场理论，计算电缆等效电感和电容值的公式如下：（7-3）（7-4）第44页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 2）接地的影响 接地对本质安全防爆系统的防爆安全性影响很大。若不接地或接地方式不对，就

34、会造成隐患，甚至失去防爆能力。接地的目的是消除本质安全电路对地的悬浮电位，保持对地(零电位)稳定性。但有时也不接地，这就必须全面考虑可能发生的对地悬浮电位在极端情况下的危险性。本质安全防爆系统的接地应遵循下列基本原则。(1)安全栅单线限流时，非限流元件端必须接地。隔离变压器(可靠性元件)的屏蔽及铁芯在一点接地，且接地点应在安全场所内，如图7-7所示。如果图中4端不接地，而3端在危险区域接地，则变压器本质安全绕组在安全场所内一旦接地，限流电阻将失去作用，破坏本质安全性能。第45页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-7安全栅单线限流时接地与不接地示意(a)接地情况示意；

35、(b)不接地情况示意 第46页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆(2)安全栅双线限流时可不接地，如图7-8所示。图中R1和R2的选择应使每一个电阻都能承受全部限流作用，即使R1因接地短路，R2也能保证3、4端的本质安全性能。第47页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-8安全栅双线限流不接地示意 第48页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆(3)采用正、负端安全栅组合使用时，中心点必须接地，如图79所示。如果中心点不接地，处于故障状态时，齐纳二极管将失掉设计规定的限压功能，从而发生危险。第49页，讲稿共62张，创作于星期日第7

36、章 检测仪表与系统的防爆 图7-9组合式安全栅的接地 第50页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆(4)本质安全设备所用的接地母线不能和其他设备动力接地线混触或代替，以避免强电流形成的危险。(5)关联设备外壳的保护接地可以接到一般接地线上，但此时它必须与本质安全电路接地端子绝缘。如果外壳与本质安全接地端子一起接地时，那么外壳与其他电气设备金属外壳必须绝缘。危险区域内的本质安全设备金属外壳可以与本质安全电路接地端子一起接地。可见，在关联设备制造时，需根据要求解决其金属外壳保护接地端子与本质安全电路接地端子是否需要互相绝缘分开设置的问题。第51页，讲稿共62张，创作于星期日第7

37、章 检测仪表与系统的防爆 本质安全防爆系统接地的基本方式主要有下列两种。(1)单独接地。即每个本质安全电路各自接地。在这种方式下，为保证安全，要求每个接地点电阻不大于1，否则会在接地电阻上形成较大电位差(事故状态下尤其严重)，破坏本质安全性能。(2)等电位线接地。即用一根截面积大、机械强度高、接地可靠的母线将各本质安全电路的接地点连成一体，使各点电位一致。这种接地方式可消除单独接地时各接地点对地的电位差，是比较可靠的方式。第52页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 3）外界电磁场的影响 外界的电磁影响主要来自生产设备的动力线与本质安全系统设备连线混合布置。只要将本质安全系

38、统的布线与动力线分开，就可消除由于外界高压、强电流在空间形成的电磁场对本质安全电路的耦合影响。一般消除外界电磁场影响的方法是本质安全与非本质安全电路分开布线，分开距离应大于50mm，或采用金属隔离层分开的办法。特别要指出的是，输送信号用的本质安全与非本质安全导线不能处在同一多心电缆中或互相捆扎在一起，但当采用可靠的金属屏蔽层将本质安全导线全部屏蔽接地之后，则可以将本质安全导线与非本质安全导线使用于同一电缆中。第53页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 4）组合安全栅应用 当许多安全栅组合后对同一个系统共同供电时，应考虑各个安全栅之间在故障状态下影响系统的本质安全性能。如果

39、多个有源本质安全电路被连接在一起，则一般应根据所接入的有源本质安全电路的短路电流之和及最大空载电压之和，规定允许的外部电感和电容；当其接有电阻性负载时，则根据电压及电流的总和来确定它的安全性能，例如图7-10所示电路。第54页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 图7-10安全栅组合后对本质安全的影响 第55页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 7.3防爆检测仪表的选择与应用防爆检测仪表的选择与应用 7.3.17.3.1防爆检测仪表的选型防爆检测仪表的选型防爆仪表选型要根据仪表工作的环境和危险气体的性质来确定。审核防爆仪表，关键是审核其爆炸等级和温度组

40、别。根据危险场所情况选用合适的防爆仪表，所选仪表的防爆等级一定要高于仪表工作环境中的气体爆炸等级和温度组别，但是也不可过高，因为这会增加不必要的投资成本。第56页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 还有一个应注意的问题，就是仪表壳体(容器外表面)的温度上升也要有界限，才能保证安全。表7-3就是仪表表面温度上升限度。表中的限度是对应爆炸气体的各温度组别最低值的80，再扣除电气仪表设备基准环境温度限度40之后的数值，即 Tuc=Tnl80-40 (7-5)式中:Tuc温度上升限，单位为；Tnl温度组别的最低自燃点，单位为。第57页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与

41、系统的防爆 表表7-3 温度上升限度温度上升限度 第58页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 7.3.27.3.2防爆检测仪表的应用防爆检测仪表的应用1.1.检测仪表的系统应用检测仪表的系统应用1)完全防护型仪表 危险现场的防爆仪表必须按防爆设备安装规范进行，与其相接的二次仪表、供电、控制仪表接口也应做适当处理。电缆、接头、接线盒都有相应的特殊要求。2)本质安全型防爆仪表 由于电子学、微电子学的飞快进步，促使本质安全型仪表发展非常快，目前现场应用的大部分是本质安全仪表。第59页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 2 2安装配线安装配线安装配线必须按防

42、爆仪表安装规范进行。(1)一般在防爆仪表上包括安全栅本质安全端子，颜色为蓝色，与其相接的线路也是蓝色的，称为本质安全回路，其余称为非本质安全回路。要将它们区别开来，防止混浊短路，并与其他电路分开。(2)要消除静电及电磁感应的影响，线路电容、电感(包括分布电感、电容)要受限制，其值应在允许值以内。第60页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆(3)防止线路、仪表的碰伤。(4)保证有良好的接地铜排。(5)在运行中不得进行仪表内部检修。(6)维护检修必须由具有认证资格的单位和技术人员担任。对于一般安全栅来讲，其非本质安全回路最大额定电压为AC/DC250V；本质安全回路的开路电压在45V以下，一般为23V；短路电流在35mA以下，一般为23mA。第61页，讲稿共62张，创作于星期日第7章 检测仪表与系统的防爆 感感谢谢大大家家观观看看第62页，讲稿共62张，创作于星期日