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隨著(zhù)石油、化工、煤炭、冶金等工業(yè)的迅速發(fā)展，一些易燃材料的處理引起了社會(huì )各界的重視。這些場(chǎng)合通常含有如天然氣、合成氣、金屬屑、碳塵、粉末、漿料、晶粒、纖維、飛揚物等這些材料，任何滲漏或濺出都可能形成一個(gè)爆炸性危險場(chǎng)所，為了工廠(chǎng)和人員的安全，必須確保這個(gè)環(huán)境的安全。因此世界許多國家和地區對防爆電氣產(chǎn)品實(shí)施防爆認證制度，防爆產(chǎn)品必須取得防爆認證，才允許在爆炸危險場(chǎng)所使用。
術(shù)語(yǔ)解釋
本安設備
所有電路為本質(zhì)安全電路的電氣設備。如果所有相關(guān)的要求滿(mǎn)足，本安電氣設備可直接安裝在危險區。
關(guān)聯(lián)設備
含有限能電路和非限能電路，且結構使非限能電路不能對限能電路產(chǎn)生不利影響的電氣設備。
簡(jiǎn)單設備
簡(jiǎn)單元件和簡(jiǎn)單設備產(chǎn)生或儲存不超過(guò)1.2V、0.1A、20μJ和20mW的能量，不需要認證。這類(lèi)設備包括熱電偶、熱電阻、開(kāi)關(guān)和簡(jiǎn)單印刷電路，其具有的特性和已知的參數對于本安回路沒(méi)有影響。
安全柵
用限制回路電能量的方法（如限流、限壓或隔離等方式），實(shí)現本質(zhì)安全防爆功能的一種關(guān)聯(lián)設備組件，應制成獨立裝置，而不作為較大設備的部件。
檢測端安全柵
輸入信號來(lái)自于危險區的安全柵。
操作端安全柵
信號輸出至危險區的安全柵。
干接點(diǎn)
具有閉合和開(kāi)關(guān)兩種狀態(tài)的無(wú)源開(kāi)關(guān)，且2個(gè)接點(diǎn)之間沒(méi)有極性，可以互換。
濕接點(diǎn)
具有有電和無(wú)電兩種狀態(tài)的有源開(kāi)關(guān)，且2個(gè)接點(diǎn)之間有極性，不能反接。
無(wú)源輸出
有獨立電源（24VDC）供電，通過(guò)變壓器隔離后，給輸入、輸出、運算、處理、轉換等功能模塊供電，但輸出信號需要外部回路供電才能形成0（4）mA～20mA電流輸出。輸出信號不受負載變化的影響，傳輸準確度更高。
輸出回路供電
無(wú)獨立電源供電，將供電端的電能傳輸到輸入/輸出模塊，在回路上截取能量，通過(guò)變壓器隔離，給輸入/輸出模塊供電，僅能輸出4mA～20mA電流信號。
輸入回路供電
無(wú)獨立電源供電，只能輸入4mA～20mA電流信號，將供電端的電能傳輸到輸入/輸出模塊，在回路上截取能量，通過(guò)變壓器隔離，給輸入/輸出模塊供電。
安全柵介紹
安全柵應用在本安防爆系統的設計中，它是安裝于安全場(chǎng)所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場(chǎng)本安回路的能量，從而防止非本安電路的危險能量串入本安電路，它在本安防爆系統中稱(chēng)為關(guān)聯(lián)設備［見(jiàn)術(shù)語(yǔ)解釋?zhuān)?，是本安系統的重要組成部分。
由于安全柵被設計為介于現場(chǎng)與控制設備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無(wú)論控制室設備處于正?；蚬收蠣顟B(tài)，安全柵都能確保通過(guò)它傳送給現場(chǎng)設備的能量是本質(zhì)安全的。
國家防爆電氣產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心是中華人民共和國地區監督生產(chǎn)安全防爆產(chǎn)品的權威機構，對本安型安全柵產(chǎn)品有著(zhù)嚴格、科學(xué)詳細的規定，只有通過(guò)該監督站認證的企業(yè)及其所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品才具備符合標準的安全性能，否則可能會(huì )給使用方的設備、人員和財產(chǎn)造成無(wú)可估量的損害。
目前使用的比較普遍的安全柵有齊納式和隔離式。
齊納式安全柵
齊納式安全柵是并聯(lián)齊納二極管通過(guò)限壓、串聯(lián)電阻和快速熔斷器限流的方式限制回路電能量、實(shí)現本質(zhì)安全防爆功能的回路限能關(guān)聯(lián)設備，它不具備電氣隔離功能。原理如圖所示：
電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險區的能量。
齊納式安全柵體積小、重量輕、精度高、通用性強，而且它的原理簡(jiǎn)單，電路實(shí)現容易，價(jià)格低廉。但由于其自身原理的缺陷使其應用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應用范圍，其原因如下：
1、安裝位置必須有非?？煽康慕拥叵到y，并且該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性能，顯然這樣的要求十分苛刻并在實(shí)際工程應用中難以保證。
2、要求來(lái)自危險區的現場(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無(wú)法正確傳送，并且由于信號接地，直接降低了信號的抗干擾能力，影響系統穩定性。
3、齊納式安全柵對電源影響較大，同時(shí)也易因電源的波動(dòng)而造成齊納式安全柵的損壞。
4、由于齊納式安全柵的電路原理需要吸收輸入回路的能量，所以易造成輸出不穩定。
隔離式安全柵
隔離式安全柵是具有電氣隔離、信號傳輸和轉換功能的安全柵。原理如圖所示：
采用了將輸入、輸出及電源三方之間相互電氣隔離的電路結構，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全柵相比，雖然價(jià)格略高，但它其它方面的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶(hù)應用帶來(lái)了更大的受益：
1、由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統接地線(xiàn)路，給設計及現場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。
2、對危險區的儀表要求大幅度降低，現場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。
3、由于信號線(xiàn)路無(wú)需共地，使得檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力大大增強，從而提高了整個(gè)系統的可靠性。
4、隔離式安全柵具備更強的輸入信號處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號，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，以提供給使用同一信號源的兩臺設備使用，并保證兩設備信號不互相干擾，同時(shí)提高所連接設備相互之間的電氣安全絕緣性能。
因此，對比齊納式安全柵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(zhù)突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛的用途。雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設計、施工安裝、調試及維護成本來(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用。
通用型安全柵
是傳統的隔離式安全柵，采集輸入信號，通過(guò)模擬電路對信號進(jìn)行處理。響應速度快、功耗低是通用型產(chǎn)品最大的優(yōu)點(diǎn)。
智能型安全柵
是帶有微處理器的隔離式安全柵，采集輸入信號，并進(jìn)行數據處理、控制，轉換成模擬電信號、頻率信號、通訊和二進(jìn)制信號（如觸點(diǎn)、固態(tài)繼電器）輸出，使用人機接口可對隔離式安全柵零點(diǎn)、滿(mǎn)度、線(xiàn)性度、量程、斷線(xiàn)報警、上下限報警和通訊波特率等進(jìn)行設置。
可以看出，相對于傳統的隔離式安全柵來(lái)說(shuō)，智能型產(chǎn)品在其參數設置方面具有很大的靈活性，便于客戶(hù)進(jìn)行個(gè)性化設置。
液晶型安全柵
帶液晶顯示的智能型安全柵稱(chēng)為液晶型安全柵?？稍诰€(xiàn)觀(guān)測輸入、輸出的實(shí)測值和報警信息，同時(shí)實(shí)現了在線(xiàn)故障自診斷功能。
本安設備標志定義
其中：Ex — 防爆標志
ia — 防爆等級
Ga — 設備保護等級
?、駽 — 氣體組別
本公司產(chǎn)品防爆級別：［Ex ia Ga］ⅡC。
防爆等級
ia：在正常工作、一個(gè)計數故障和兩個(gè)計數故障情況下均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。該等級的安全柵本質(zhì)安全端可連接到0區、1區、2區危險場(chǎng)所的本質(zhì)安全設備?！癷a”類(lèi)電氣設備對易受干擾的元器件必須采用“三重化”設計。
ib：在正常工作和一個(gè)計數故障情況下均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。該等級的安全柵本質(zhì)安全端可連接到1區、2區危險場(chǎng)所的本質(zhì)安全設備?！癷b”類(lèi)電氣設備對易受干擾的元器件必須為雙重化設計。
ic：在正常工作情況下不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。該等級的安全柵本質(zhì)安全端可連接到2區危險場(chǎng)所的本質(zhì)安全設備。
安全柵必須放置在安全區或相應安全等級的場(chǎng)所。
氣體組別
?、窠M電氣設備：用于易受甲烷影響的煤礦環(huán)境中。
?、蚪M電氣設備：可用于除煤礦以外的爆炸危險環(huán)境中。
?、蚪M電氣設備可根據易燃性物質(zhì)的不同點(diǎn)燃能量進(jìn)一步細分。各子組用大寫(xiě)英文字母區分，從下表中可以看出：ⅡC組所需要的點(diǎn)燃能量最少，即在該組電氣設備中，ⅡC組設備具備對ⅡA、ⅡB組的通用性。
溫度等級
設備溫度等級規定了設備表面的最高允許溫度值。設備溫度等級一定要小于使用在該危險場(chǎng)所環(huán)境中可燃物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度，否則會(huì )引起燃燒爆炸。
由上表可見(jiàn)，常見(jiàn)爆炸性氣體中的絕大多數屬于T4以上的溫度組別。
爆炸性危險場(chǎng)所的區域劃分
在安全防爆系統的設計及防爆產(chǎn)品的選型中，除了需要對爆炸性環(huán)境中存在的氣體進(jìn)行分級、分組外，還應根據爆炸性氣體出現的頻繁程度和持續時(shí)間對爆炸性氣體危險場(chǎng)所進(jìn)行區域劃分：
本公司ia等級ⅡC類(lèi)氣體組別產(chǎn)品適用于0區，同時(shí)適用于1區和2區。
安全柵本安性能認證參數
最高電壓（Um）
可施加到關(guān)聯(lián)設備非限能連接裝置上，而不會(huì )使其防爆型式失效的最高電壓（交流有效值或直流電壓值）。
最高輸入電壓（Ui）
施加到本質(zhì)安全電路連接裝置上,而不會(huì )使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓（交流峰值或直流）。
最高輸出電壓（Uo）
開(kāi)路條件下，在設備連接裝置施加電壓達到最高電壓（包括Um和Ui）時(shí)，可能出現的本質(zhì)安全電路的最高輸出電壓（交流峰值或直流）。
最大輸入電流（Ii）
施加到本質(zhì)安全電路連接裝置上，而不會(huì )使本質(zhì)安全性能失效的最大電流（交流峰值或直流）。
最大輸出電流（Io）
來(lái)自電氣設備連接裝置的本質(zhì)安全電路的最大電流(交流峰值或直流)。
最大輸入功率（Pi）
當電氣設備與外電源連接不使本質(zhì)安全性能失效時(shí)，可能在電氣設備內部消耗的本質(zhì)安全電路的最大輸入功率。
最大輸出功率（Po）
能從電氣設備獲得的本質(zhì)安全電路的最大輸出功率。
最大內部電容（Ci）
通過(guò)電氣設備連接裝置出現的電氣設備總等效內電容。
最大外部電容（Co）
可以連接到電氣設備連接裝置上，而不會(huì )使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電容。
最大內部電感（Li）
通過(guò)電氣設備連接裝置出現的電氣設備總等效內電感。
最大外部電感（Lo）
可以連接到電氣設備連接裝置上，而不會(huì )使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電感。
電纜最大允許分布電容
關(guān)聯(lián)設備允許的最大外部電容（Co）與本安設備最大內部電容（Ci）之差。
電纜最大允許分布電感（Lc）
關(guān)聯(lián)設備允許的最大外部電感（Lo）與本安設備最大內部電感（Li）之差。
最大外部電感電阻比（Lo/Ro）
可以連接到電氣設備連接裝置上，而不會(huì )使本質(zhì)安全性能失效的外電路的電感與電阻之比。
配電電壓
為本質(zhì)安全設備（如二線(xiàn)制變送器等）提供電源的電壓值。
本質(zhì)安全認證技術(shù)
本安系統有兩種認證方法：回路認證和參量認證?；芈氛J證除了對本安儀表、關(guān)聯(lián)設備（安全柵）、本安電纜分別認證外，還對本安設備和關(guān)聯(lián)設備按特定組合進(jìn)行認證。這種組合方式一經(jīng)認證，其本安設備和關(guān)聯(lián)設備（安全柵）就不能用未經(jīng)檢驗機構認證過(guò)的其它型號規格的設備替代。國際上大多數工業(yè)發(fā)達國家均采用“參量認證”的方式，即對關(guān)聯(lián)設備與現場(chǎng)設備分別給出一組安全參數，并可由用戶(hù)自由地將不同生產(chǎn)廠(chǎng)商的電氣設備進(jìn)行組合，從安全性角度出發(fā)只需滿(mǎn)足如下關(guān)系：
安全柵的選用原則
安全柵的選用原則
a) 根據危險場(chǎng)所的類(lèi)型及現場(chǎng)的防爆要求，確定所需要安全柵的防爆等級。安全柵的防爆等級必須不低于本安現場(chǎng)設備的防爆標志等級；
b) 根據現場(chǎng)的設備類(lèi)型配備相應類(lèi)型的安全柵；
c) 根據控制室儀表可能存在或產(chǎn)生的最高電壓，確定安全柵最高電壓；
d) 根據現場(chǎng)設備的信號、電源對地的極性，確定安全柵的極性；安全柵要與本安現場(chǎng)儀表的安全極性及信號傳輸方式相匹配。
e) 考慮安全柵端電阻壓降的影響，確定安全柵的最大短路電流及系統能否正常工作；
f) 安全柵允許的分布參數是否合乎要求。
連接電纜的選擇原則
連接電纜存在分布電容和分布電感，使連接電纜成為儲能元件。它的本安性能的基本參數如下：
電纜最大允許分布電容 CC＝CP×L
電纜最大允許分布電感 LC＝LP×L
式中：
CP ——電纜單位長(cháng)度的分布電容(μF/km)
LP ——電纜單位長(cháng)度的分布電感(mH/km)；
L ——實(shí)際配線(xiàn)長(cháng)(km)。
注：推薦符合本質(zhì)安全性能的電纜最大參數值：
CP＝0.2μF/km，LP＝1mH/km。
隔離式安全柵的安裝
色標：
白色端（非本安側）接線(xiàn)通往安全區。
藍色端（本安側）接線(xiàn)通往危險區。
安裝中的注意事項：
1、安全柵應安裝在安全場(chǎng)所，且環(huán)境條件能滿(mǎn)足本選型手冊中的“環(huán)境條件”的要求（選型手冊可至網(wǎng)站“服務(wù)——下載中心”獲?。?。
2、隔離式安全柵本安端（藍色標記）和非本安端（白色標記）電路的接線(xiàn)導線(xiàn)在匯線(xiàn)槽中應分開(kāi)鋪設，各自采用獨立的保護套管。本安側的配線(xiàn)套管內不允許有其它電源線(xiàn)，包括其本安電路使用的電源線(xiàn)。
3、通往危險場(chǎng)所的導線(xiàn)應選用有藍色標記的本安導線(xiàn)，導線(xiàn)中的銅截面積必須不小于0.5mm2，絕緣強度應大于500V。
4、在對隔離式安全柵進(jìn)行通電調試前，必須注意隔離式安全柵的型號、接線(xiàn)方法、線(xiàn)路極性等，是否符合設計及產(chǎn)品要求中的規定，否則可能對人身及設備造成傷害。
5、嚴禁用兆歐表直接測試隔離安全柵端子之間的絕緣強度。如要檢查系統的絕緣強度，應先斷開(kāi)全部的接線(xiàn)，否則可能引起安全柵內部電路損壞。
6、在現場(chǎng)對安全柵進(jìn)行編程前，必須先將所有接線(xiàn)斷開(kāi)再接入編程器，然后通電編程，否則可能引起不良后果。
7、與隔離式安全柵相連的現場(chǎng)儀表，均應通過(guò)經(jīng)國家認定的防爆檢驗部門(mén)的防爆試驗，并取得防爆合格證的儀表。使用本公司隔離式安全柵可以不需要聯(lián)合認證。
8、在設計、安裝、使用、維護隔離式安全柵時(shí)，應同時(shí)遵守本產(chǎn)品手冊中的說(shuō)明及《GB3836.13-1997爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第十三部分： 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備的檢修》、《GB3836.14-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第十四部分：危險場(chǎng)所分類(lèi)》、《GB3836.15-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第十五部分：危險場(chǎng)所電氣安裝（煤礦除外）》、《GB50058-1992爆炸和火災危險環(huán)境電力設置設計規范》等標準。
設備溫度等級規定了設備表面的最高允許溫度值。設備溫度等級一定要小于使用在該危險場(chǎng)所環(huán)境中可燃物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度，否則會(huì )引起燃燒爆炸。
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