MTL安全栅技术交流.ppt

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1、2023/6/1 1MTL安全栅技术交流主 要 内 容二、防爆基本知识四、MTL7700系列齐纳式安全栅三、本质安全的起源及原理一、MTL公司简介五、MTL4000系列隔离式安全栅六、MTL5000系列隔离式安全栅一、MTL公司简介公司简介1、公司成立于1971年,总部设在英国Luton。2、全球雇员超过700人。3、在12个国家设有办事处，在53个国家设有代理机构。中国 设有北京、上海、广州三个办事处，有完善的销售及技术 服务网络。4、专门从事过程接口的设计、制造和市场开拓，是本安领域 的领导者，本安产品在全球的市场份额多年来一直名列前 茅，在中国市场份额约占60%。5、主要产品：本质安全（

2、含FF产品、隔离器、HART维护系 统、防火墙产品）、浪涌保护器、MOST控制系统。二、防爆基本知识 点燃源(点燃能量)-电火花、热表面等；爆炸性物质-可燃性物质或粉尘等；助燃剂-空气（氧气）具有潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件：爆炸三角形原理火花点燃特性爆炸下限 LEL UEL 爆炸上限最小点燃能量MIE点燃能量体积浓度%1.00.10.01 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100氢气-空气(1 个大气压)丙烷-空气(1 个大气压)乙烯-空气(1 个大气压)可燃范围物质 爆炸下限LEL 爆炸上限UEL 最小点燃能量 uJ 点燃特性可燃性气体/空气混合物

3、的整个可点燃的浓度范围称为“可燃范围”丙烷 2%9.5%180uJ 难乙烯 2.7%34%60uJ 氢气 4%76%20uJ 易可燃物质的爆炸极限在中国和IEC国家,爆炸性物质分为三类:I 类:矿井甲烷 II 类:爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾）III 类:爆炸性粉尘和纤维在北美(美国及加拿大),爆炸性物质分为三类(称为Class)Class I:爆炸性气体Class II:爆炸性粉尘Class III:纤维爆炸性物质的分类爆炸性物质的分组体系代表性气体物 质 分 组 体 系点燃特性中国/IEC国家 美国及加拿大乙 炔氢 气乙 烯丙 烷甲 烷金属粉尘煤 尘农业粉尘纤维(毛,棉屑)Group I

4、ICGroup IICGroup IIBGroup IIAGroup I(煤矿)(待定)Class I,Group AClass I,Group BClass I,Group CClass I,Group D(无分组)Class II,Group EClass II,Group FClass II,Group GClass III易难爆炸性气体的温度组别(中国/IEC)T1T2T3T4T5T6450 C 300 C200 C135 C100 C 85 C安全性更好的设备温度组别 最高表面温度oooooo环境温度=40oC除非不同的状态在高于此环境温度下运行,会降低其温度组别爆炸性气体的温度组别

5、(北美)T1T2T2AT2BT2CT2DT3T3AT3BT3CT4T4AT5T6450300280260230215200180165160135120100 85温度组别设备应标记有温度级别 或者最高表面温度用户有责任确保电气设备的温度组别值低于引燃温度值oC环境温度=40oC气体/设备相容性 氨 气 630 甲 烷 595 氢 气 560 丙 烷 470 乙 烯 425 丁 烷 365 气体点燃温度700600500400300200100T1T2T3 T6 T4 T5 电气设备温度组别 环 己 烷 259 乙 醚 170 二硫化碳 95 中国/IEC国家:0区(Zone 0):在正常情况

6、下,爆炸性气体混合物连续地或长期地存在的场合1区(Zone 1):在正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场合2区(Zone 2):在正常情况下,爆炸性气体混合物不可能出现,仅仅在不正常情 况下,短时间存在的场所北美(美国及加拿大):1区(Division 1):在正常情况下,可能出现危险环境的场所2区(Division 2):在正常情况下,不可能出现危险环境的场所危险场所的定义常用数据事故状态下存在,危险性0.110小时/年连续地存在,危险性大于1000小时/年 0区(气体)20区(粉尘)1区(气体)21区(粉尘)地区IEC/CENELEC北美(美国及加拿大)中 国断续地存在,危险性10

7、1000小时/年 2区(气体)22区(粉尘)1区(气体,粉尘)2区(气体,粉尘)0区(气体)20区(粉尘)1区(气体)21区(粉尘)2区(气体)22区(粉尘)危险场所的区域划分区域分类示例隔离墙罐通气孔液体表面对于固定罐顶的区域分类且有比空气重的蒸气Zone 1Zone 0Zone 2热电偶在危险区域示例管道或过程容器的内部Zone 0 Zone 1管道的外部 Zone 2Division 2 Division 1ATEX防爆认证(1)ATEX防爆新指令是欧共体国家于2003年7月1日起强制执行的防爆新标准,ATEX认证对仪表制造厂的生产条件和生产质量评估设置了更严格的标准。ATEX分组：I组

8、为矿井用设备，II组为除矿井以外其它爆炸性环境用设备。II组设备需标明设备使用环境种类：“G”指用于气体、蒸汽或薄雾环境；“D”指用于粉尘环境。I组设备分类:M1:爆炸性环境用设备在极少发生的设备故障情况下,仍具有一定的安全等级,它必须具有以下安全等级:-一个故障发生时,至少应有两个相互独立的保护措施。-两个独立的故障发生时,设备是安全的。ATEX防爆认证(2)M2:当爆炸性环境出现时,设备能自动断电。在正常工作条件下和极端的恶劣的环境下能保持有效的防爆方式。II组设备分类：1类：用于Zone 0和Zone20;在正常工作、一个故障和二个单独的计数故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。2类：用于

9、Zone 1和Zone21;在正常工作、一个故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。3类：用于Zone 2和Zone22;在正常工作时不能点燃爆炸性混合物的设备。ATEX规定设备的分组/分类设备分组(Group)I(矿井用)II(工厂用)粉尘(无符号)设 备 分 类 Category M1 M2 1G 2G 3G 1D 2D 3D设备适用的危险区域(IEC Zone)0 1 0 1 2 20 21 22ATEX设备标志电气设备的防爆型式(1)Zone 0Category 1 Ex iaZone 1Category 2 Ex ia,ibEx d,Ex pEx e,Ex oEx m,Ex qZone

10、2Category 3 Ex nLEx nA电气设备的防爆型式(2)Division 1Explosion ProofIntrinsic Safetyia modifiedDivision 2Ex eEx mEx n防爆认证机构 NEPSI:中国国家级仪器仪表防爆安全监督检验站ATEX:欧洲防爆新指令,2003年7月1日起实施IEC:国际电工技术委员会CENELEC:欧洲电工技术委员会 BASEEFA:英国防爆检验机构FM:美国工厂联合会UL:美国保险商实验室NEC:美国国家电气规范NEMA:美国电气制造商协会CSA:加拿大防爆检验机构PTB:德国防爆检验机构外壳保护等级(IP)0 无防护1

11、固体异物直径大于50mm5 防尘6 尘密0 无防护1 垂直滴水2 倾斜15度滴水3 淋水4 溅水5 喷水6 猛烈喷水7 短时间浸水8 连续浸水2 固体异物直径大于12.5mm3 固体异物直径大于2.5mm4 固体异物直径大于1.0mm 第一位特征数字防止固体异体异物进入 第二位特征数字防止进水造成有害影响例如:IP65(Ingress protection)即要求具有尘密及对喷水的外壳防护功能.NEMA外壳与IP代码对比NEMA:美国全国电气制造厂商协会 NEMA外壳 1 2 3 3R 3S 4 4X 6 12 13IP23 IP30 IP32 IP64 IP65 IP66 IP67 三、本质

12、安全的起源及原理本质安全的起源煤矿电铃系统（大约1910年）断路火花裸导线电铃电池绞车操作人员定义是指一个由设备和连接导线组成的系统，其中系统中任何一部分的电火花或热效应都不会导致危险场所的爆炸 本质安全系统-本质安全系统危险场所 安全场所认证的危险场所设备认证的安全场所设备简单本质安全系统危险场所 安全场所 认证的接口未经认证的危险场所简单设备未经认证的安全场所设备本质安全接口危险场所 安全场所认证的危险场所设备认证的危险场所设备认证的安全场所设备认证的接口未经认证的安全场所设备简单设备简单设备定义:危险场所设备可以是认证的贮能设备（例如，仪表）或未经认证的“简单设备”例如:根据制造商的技术

13、条件，电气参数值均不超过 1.2 V,0.1A,20 mJ 或 25 mW的电气设备,它们无需认证或标志。本质安全的等级本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念 是指决定设备安全性的元器件的故障Ex ia Ex ib二个故障保持本质安全一个故障保持本质安全0 区,1区和2区 1区和2区本质安全设计的基本目标1.限制电压2.限制电流3.限制贮存的电能电压和电流特性短路电流点燃不发生Vo/cIs/c简单的电阻性电源的输出特性Vo/cIs/cRIgnitionoccurs点燃发生开路电压电压和电流限制网络限流电阻箝位齐纳二极管最大输出电流=Vz/R VZ输出输入R(危险场所)(安全场所)电流隔离 危

14、险场所电路认证的变压器认证的元件能量限制安全场所接线端危险场 所接线端电源安全隔离安全场所电路故障条件下的电流隔离器现场安装仪表 隔离的内部元件设备接地连线仪表系统 LEN四、MTL7700系列齐纳安全栅MTL7700产品示例主要特点1、导轨安装，方便紧凑；2、接线端子可移动,拆装方便；4、需本安接地；5、可连接0区、IIC、T4-T6经合适认证的设备。3、可选择电源总线供电；开关量输入单通道 双通道开关量/接近开关输入单通道双通道(电源总线供电)开关量输出一般情况下可采用MTL7728+,当负载功率较大时,IIC应用时采用MTL7728P+,IIB应用时采用MTL7729P+,在没有稳压电源

15、时采用MTL7707+.模拟量输入1用于2线制变送器(智能或非智能),当供电为26V时,20mA时采用MTL7787+可提供给现场的电压为12.9V,采用MTL7787P+可提供给现场的电压为14.6V,当无稳压电源时采用MTL7706+.模拟量输入2MTL7788R+内置1个250欧姆的电阻,因此可直接输出1-5V信号.模拟量输出一般采用MTL7728+,压降为6.66V,较大功率输出时,IIC应用时采用MTL7728P+,压降为5.1V,IIB应用时采用MTL7729P+,压降为3.68V.热电偶或mV输入推荐采用MTL7760ac.热电阻输入1热电阻输入2振动信号输入外形尺寸附件图五、M

16、TL4000系列隔 离 栅MTL4000产品示例主要特点1、采用集成电路和表面封装技术，提高了安全栅的精度并降低功耗。2、采用底板安装，集成度高。可采用专用底板与部分DCS厂家配用。3、为便于使用，状态指示灯，组态开关和本安输出口均设在每个组件 的顶部。4、使用环境温度：-20 60。5、无需完善的接地，其相关回路的任何一点可以浮空或接地。6、产品种类齐全，可满足各种信号要求。7、不同种类的安全栅有不同颜色的标记，可以方便使用。8、电磁兼容性符合EMC EN650 081-2/EN050 682-2标准；主要特点9、采用小巧积木化设计结构并带有插接式连接端子，安全区信号直接与底板连接，无需外部

17、接线。采用总线电源供电，提供两个冗余电源接口，确保供电可靠。主要特点10、由于底板安装在安全场所，而危险区电路直接连接到隔离接口组件上，因此系统底板无需认证。主要特点11、底板可采用平面安装或导轨安装。平面安装导轨安装主要特点12、安全栅和底板密集设计，减轻了重量，提高了安装密度。安全栅厚度仅16mm，底板有4、8、16、24个组件等多种选择。主要特点13、安全栅可以通过HART信号，专用底板上集成HART接口，可用于扩展HART维护系统。主要特点14、安全栅底板通过多芯插头及电缆直接与部分DCS I/O卡件连接，省去DCS 端子板及传统的由安全栅到端子板的点与点连接线，从而简化了工程量，减少

18、了人为错误，降低了工程费用。主要特点15、通用底板可与任何型号的DCS通过端子或多芯插头连接。主要特点16、配Honeywell的一体化底板，详见资料。主要特点17、配Yokogawa的一体化底板，详见资料。主要特点18、配Emerson的通用底板。HART管理系统19、HART管理系统。HART管理系统20、HART信号采集系统图。MTL4014开关量输入1、单通道2、输入信号：开关/接近开关3、输出信号：继电器干接点4、当开关量信号带电阻时可 实现线路故障检测功能。5、安全区和危险区之间隔离 电压为250V AC6、供电：20-35V DC7、功耗：1.1WMTL4015开关量输入1、一进

19、二出2、输入信号：开关/接近开关3、输出信号：继电器干接点 通过顶部开关设置输出反相4、安全区和危险区之间隔离 电压为250V AC5、供电：20-35V DC6、功耗：1.2WMTL4016开关量输入1、双通道2、输入信号：开关/接近开关3、输出信号：继电器干接点 通过顶部开关设置输出反相4、安全区和危险区之间隔离 电压为250V AC5、供电：20-35V DC6、功耗：1.2WMTL4021开关量输出1、单通道2、适用所有气体组别,可驱动电 磁阀、报警器等低功率设备。3、输出信号：最小输出电10V DC，最大输出电流50mA。4、安全区和危险区之间隔离 电压为250V AC5、供电：20

20、-35V DC6、功耗：1.3WMTL4032脉冲量输入1、单通道,完全浮空2、输入信号：0-50kHz,开关 或接近开关,2或3线制电压 或脉冲变送器3、输出信号：脉冲信号4、安全区和危险区之间隔离 电压为250V AC5、供电：20-35V DC6、功耗：1.35WMTL4041B模拟量输入1、单通道，支持HART通讯2、输入信号：4-20mA,2或3线制智能变送器3、输出信号：4-20mA带重叠数字信号,20mA时,输出电压最小15V4、转换精度:优于20uA5、安全区和危险区之间隔离电压为250V AC6、供电：20-35V DC7、功耗：1.2WMTL4044D模拟量输入1、一进二出

21、，支持HART通讯2、输入信号：4-20mA,2线制智能变送器3、输出信号：4-20mA带重叠数字信号,20mA时,输出电压最小15V4、转换精度:优于20uA5、安全区和危险区之间隔离电压为250V AC6、供电：20-35V DC7、功耗：1.2WMTL4046C模拟量输出1、单通道，支持HART通讯2、输入信号：4-20mA 3、输出信号：4-20mA,最大 负载电阻800欧姆4、转换精度:优于20uA5、安全区和危险区之间隔离 电压为250V AC6、供电：20-35V DC7、功耗：1.2WMTL4073热电偶/热电阻输入1、单通道2、输入信号：THC/RTD，具体由软件设定3、输出

22、信号：4-20mA，最大负载电阻600欧姆4、转换精度:优于输入值的 0.005%5、安全区和危险区之间隔离电压为250V AC6、供电：20-35V DC7、功耗：1.2W外形尺寸六、MTL5000系列隔 离 栅MTL5000产品示例主要特点1、导轨安装，方便紧凑；2、输入/输出/电源回路三者完全隔离；4、安全区和危险区接线采用插入式接线块,接线方便；5、厚度只有16mm,可以密集安装,节省更多的空间;6、无本安接地要求,允许危险区电路浮空或任一点接地；7、可连接0区、IIC、T4-T6经合适认证的设备。3、采用集成电路和表面封装技术,提高了安全栅的精度,其功耗比同类型其它产品低。主要特点8

23、、所有安全栅均带有电源指示灯。9、能适应较宽的温度范围：-20 60 度，湿度范围：0-95%。10、电磁兼容性符合EMC EN650 081-2/EN050 682-2标准；MTL5011B开关量输入2、输入信号：开关/接近开关3、输出信号：继电器干触点4、功耗：24V时，0.75W触点容量:250V,2A(交流)触点容量:40V,2A,(直流)5、可选故障检测功能1、单通道MTL5018开关量输入2、输入信号：开关/接近开关3、输出信号：继电器输出4、功耗：24V时，1.4W触点容量:250V(交流)触点容量:40V,2A(直流)1、双通路MTL5014开关量输入2、输入信号：开关/接近开

24、关3、输出信号：继电器输出4、功耗：24V时，1.1W触点容量:250V,2A(交流)触点容量:40V,2A(直流)5、可选故障检测功能1、一入二出MTL5021开关量输出3、最小输出电压:12.85V,最大 输出电流 45mA4、可驱动低功率电磁阀或报警器等5、功耗：24V时，1.4W2、回路供电,适用于所有气体1、输入电压:20-35V DC MTL5021开关量输出特性MTL5022开关量输出3、最小输出电压:11.9V,最大输 出电流 60mA4、可驱动高功率电磁阀或报警器等5、功耗：24V时，1.5W2、回路供电,适用于IIB气体1、输入电压:20-35V DC MTL5022开关量

25、输出特性MTL5031振动位移信号输入2、输出信号:电压信号 3、安全区输出阻抗:20欧姆5、功耗：24V时，1.0W1、输入信号:3线制振动传感器4、转换精度:+/-100毫伏MTL5032脉冲量输入2、输出信号:脉冲信号 频率范围：0-50KHz3、功耗：24V时，1.35W1、输入信号:脉冲信号MTL5041模拟量输入2、输出信号:4-20mA 3、安全区负载:0-1000欧姆6、功耗：24V时，2.0W1、输入信号:4-20mA 2线制变送器4、转换精度:优于20uA5、20mA时,输出电压最小16.5VMTL5042模拟量输入2、输出信号:4-20mA 带重叠数 字信号3、安全区负载

26、:0-600欧姆6、功耗：24V时，1.3W1、输入信号:4-20mA 2或3线制 智能变送器或电流源信号4、转换精度:优于20uA5、20mA时,输出电压最小16.5VMTL5043模拟量输入2、输出信号:2 路4-20mA CH1带 重叠数字信号3、安全区负载:CH1：0-350欧姆 CH2：0-550欧姆6、功耗：24V时，1.7W1、输入信号:4-20mA 2线制 智能变送器4、转换精度:优于20uA5、20mA时,输出电压最小15.5VMTL5045模拟量输出2、输出信号:4-20mA 3、危险区负载:0-800欧姆6、功耗：24V时，1.0W1、输入信号:4-20mA 4、转换精度

27、:优于20uA5、20mA时,输出电压最小16VMTL5046模拟量输出2、输出信号:4-20mA带HART 3、危险区负载:0-800欧姆6、功耗：24V时，1.5W1、输入信号:4-20mA带HART 4、转换精度:优于10uA5、20mA时,输出电压最小16VMTL5074热电偶/热电阻输入2、输出信号:4-20mA 3、回路供电,20-35V DC6、功耗：24V时，1.5W1、输入信号:J,K,T,E,R,S,B,N 热电偶;2/3/4Pt100热电阻4、精度:优于输入值的0.05%5、通过软件组态信号类型、量程等（手持组态器或PCS45软件）MTL5081毫伏输入2、输出信号:0-+/-50mV 4、功耗：24V时，0.5W1、输入信号:0-+/-50mV3、精度:优于输入值的0.05%MTL5082热电阻输入2、输出信号:10 400欧姆 4、功耗：24V时，1.4W1、输入信号:10 400欧姆3、精度:优于输入值的0.5%外形尺寸供电方式