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关于清静栅的基础知识

Release time:2019-12-10 Reading quantity:20327 Share

　　随着石油、化工、煤炭、冶金等工业的迅速生长，，，，，，一些易燃质料的处置惩罚引起了社会各界的重视。。。。。。。这些场合通常含有如自然气、合成气、金属屑、碳尘、粉末、浆料、晶粒、纤维、飞扬物等这些质料，，，，，，任何渗漏或溅出都可能形成一个爆炸性危险场合，，，，，，为了工厂和职员的清静，，，，，，必需确保这个情形的清静。。。。。。。因此天下许多国家和地区对防爆电气产品实验防爆认证制度，，，，，，防爆产品必需取得防爆认证，，，，，，才允许在爆炸危险场合使用。。。。。。。

术语诠释

本装置备

　　所有电路为实质清静电路的电气装备。。。。。。。若是所有相关的要求知足，，，，，，本安电气装备可直接装置在危险区。。。。。。。

关联装备

　　含有限能电路和非限能电路，，，，，，且结构使非限能电路不可对限能电路爆发倒运影响的电气装备。。。。。。。

简朴装备

　　简朴元件和简朴装备爆发或贮存不凌驾1.2V、0.1A、20?J和20mW的能量，，，，，，不需要认证。。。。。。。这类装备包括热电偶、热电阻、开关和简朴印刷电路，，，，，，其具有的特征和已知的参数关于本安回路没有影响。。。。。。。

清静栅

　　用限制回路电能量的要领（如限流、限压或隔离等方法），，，，，，实现实质清静防爆功效的一种关联装备组件，，，，，，应制成自力装置，，，，，，而不作为较大装备的部件。。。。。。。

检测端清静栅

　　输入信号来自于危险区的清静栅。。。。。。。

操作端清静栅

　　信号输出至危险区的清静栅。。。。。。。

干接点

　　具有闭合和开关两种状态的无源开关，，，，，，且2个接点之间没有极性，，，，，，可以交流。。。。。。。

湿接点

　　具有有电和无电两种状态的有源开关，，，，，，且2个接点之间有极性，，，，，，不可反接。。。。。。。

无源输出

　　有自力电源（24VDC）供电，，，，，，通过变压器隔离后，，，，，，给输入、输出、运算、处置惩罚、转换等功效模？？？？？楣┑纾，，，，，但输出信号需要外部回路供电才华形成0（4）mA～20mA电流输出。。。。。。。输出信号不受负载转变的影响，，，，，，传输准确度更高。。。。。。。

输出回路供电

　　无自力电源供电，，，，，，将供电端的电能传输到输入/输出模？？？？？椋，，，，，在回路上截取能量，，，，，，通过变压器隔离，，，，，，给输入/输出模？？？？？楣┑纾，，，，，仅能输出4mA～20mA电流信号。。。。。。。

输入回路供电

　　无自力电源供电，，，，，，只能输入4mA～20mA电流信号，，，，，，将供电端的电能传输到输入/输出模？？？？？椋，，，，，在回路上截取能量，，，，，，通过变压器隔离，，，，，，给输入/输出模？？？？？楣┑。。。。。。。

清静栅先容

　　清静栅应用在本安防爆系统的设计中，，，，，，它是装置于清静场合含有本安电路和非本安电路的装置，，，，，，电路中通过限流和限压电路限制了送往现场本安回路的能量，，，，，，从而避免非本安电路的危险能量串入本安电路，，，，，，它在本安防爆系统中称为关联装备［见术语诠释］，，，，，，是本安系统的主要组成部分。。。。。。。

　　由于清静栅被设计为介于现场与控制装备之间的一个限制能量的接口，，，，，，因此无论控制室装备处于正；；；；；；蚬收献刺，，，，，清静栅都能确保通过它传送给现场装备的能量是实质清静的。。。。。。。

　　国家防爆电气产品质量监视磨练中心是中华人民共和国地区监视生产清静防爆产品的权威机构，，，，，，对本安型清静栅产品有着严酷、科学详细的划定，，，，，，只有通过该监视站认证的企业及其所开发的产品才具备切合标准的清静性能，，，，，，不然可能会给使用方的装备、职员和工业造成无可估量的损害。。。。。。。

　　现在使用的较量普遍的清静栅有齐纳式和隔离式。。。。。。。

齐纳式清静栅

　　齐纳式清静栅是并联齐纳二极管通过限压、串联电阻和快速熔断器限流的方法限制回路电能量、实现实质清静防爆功效的回路限能关联装备，，，，，，它不具备电气隔离功效。。。。。。。原理如图所示：

　　

　　电路中接纳快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量举行限制，，，，，，从而包管输出到危险区的能量。。。。。。。

　　齐纳式清静栅体积小、重量轻、精度高、通用性强，，，，，，并且它的原理简朴，，，，，，电路实现容易，，，，，，价钱低廉。。。。。。。但由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响，，，，，，并限制了其应用规模，，，，，，其缘故原由如下：

　　1、装置位置必需有很是？？？？？煽康慕拥叵低常，，，，，并且该齐纳式清静栅的接地电阻必需小于1Ω，，，，，，不然便失去防爆清静；；；；；；ば阅埽，，，，，显然这样的要求十分苛刻并在现实工程应用中难以包管。。。。。。。

　　2、要求来自危险区的现场仪表必需是隔离型，，，，，，不然通过齐纳式清静栅的接地端子与大地相接后信号无法准确传送，，，，，，并且由于信号接地，，，，，，直接降低了信号的抗滋扰能力，，，，，，影响系统稳固性。。。。。。。

　　3、齐纳式清静栅对电源影响较大，，，，，，同时也易因电源的波动而造成齐纳式清静栅的损坏。。。。。。。

　　4、由于齐纳式清静栅的电路原理需要吸收输入回路的能量，，，，，，以是易造成输出不稳固。。。。。。。

隔离式清静栅

　　隔离式清静栅是具有电气隔离、信号传输和转换功效的清静栅。。。。。。。原理如图所示：

　　接纳了将输入、输出及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，，，，，，同时切合本安型限制能量的要求。。。。。。。与齐纳式清静栅相比，，，，，，虽然价钱略高，，，，，，但它其它方面的突出优点却为用户应用带来了更大的受益：

　　1、由于接纳了三方隔离方法，，，，，，因此无需系统接地线路，，，，，，给设计及现场施工带来极大利便。。。。。。。

　　2、对危险区的仪表要求大幅度降低，，，，，，现场无需接纳隔离式的仪表。。。。。。。

　　3、由于信号线路无需共地，，，，，，使得检测和控制回路信号的稳固性和抗滋扰能力大大增强，，，，，，从而提高了整个系统的可靠性。。。。。。。

　　4、隔离式清静栅具备更强的输入信号处置惩罚能力，，，，，，能够接受并处置惩罚热电偶、热电阻、频率等信号，，，，，，这是齐纳式清静栅所无法做到的。。。。。。。

　　5、隔离式清静栅可输出两路相互隔离的信号，，，，，，以提供应使用统一信号源的两台装备使用，，，，，，并包管两装备信号不相互滋扰，，，，，，同时提高所毗连装备相互之间的电气清静绝缘性能。。。。。。。

　　因此，，，，，，比照齐纳式清静栅和隔离式清静栅的特点和性能后可以看出，，，，，，隔离式清静栅有着突出的优点和更为普遍的用途。。。。。。。虽然其价钱略高于齐纳式清静栅，，，，，，但从设计、施工装置、调试及维护成原来思量，，，，，，其综合本钱可能反而低于齐纳式清静栅。。。。。。。在要求较高的工程现场险些无一破例地接纳磷启离式清静栅作为主要本安防爆仪表。。。。。。。隔离式清静栅已逐渐取代了齐纳式清静栅，，，，，，在清静防爆领域获得了日益普遍的应用。。。。。。。

通用型清静栅

　　是古板的隔离式清静栅，，，，，，收罗输入信号，，，，，，通过模拟电路对信号举行处置惩罚。。。。。。。响应速率快、功耗低是通用型产品最大的优点。。。。。。。

智能型清静栅

　　是带有微处置惩罚器的隔离式清静栅，，，，，，收罗输入信号，，，，，，并举行数据处置惩罚、控制，，，，，，转换成模拟电信号、频率信号、通讯和二进制信号（如触点、固态继电器）输出，，，，，，使用人机接口可对隔离式清静栅零点、满度、线性度、量程、断线报警、上下限报警和通讯波特率等举行设置。。。。。。。

　　可以看出，，，，，，相关于古板的隔离式清静栅来说，，，，，，智能型产品在其参数设置方面具有很大的无邪性，，，，，，便于客户举行个性化设置。。。。。。。

液晶型清静栅

　　带液晶显示的智能型清静栅称为液晶型清静栅。。。。。。。？？？？？稍谙呤硬焓淙搿⑹涑龅氖挡庵岛捅ň畔ⅲ，，，，，同时实现了在线故障自诊断功效。。。。。。。

本装置备标记界说

　　其中：Ex — 防爆标记

　　　　　ia — 防爆品级

　　　　　Ga — 装备；；；；；；て芳

　　　　　ⅡC — 气体组别

　　　　　本公司产品防爆级别：［Ex ia Ga］ⅡC。。。。。。。

防爆品级

　　ia：在正常事情、一个计数故障和两个计数故障情形下均不可点燃爆炸性气体混淆物。。。。。。。该品级的清静栅实质清静端可毗连到0区、1区、2区危险场合的实质清静装备。。。。。。。“ia”类电气装备对易受滋扰的元器件必需接纳“三重化”设计。。。。。。。

　　ib：在正常事情和一个计数故障情形下均不可点燃爆炸性气体混淆物。。。。。。。该品级的清静栅实质清静端可毗连到1区、2区危险场合的实质清静装备。。。。。。。“ib”类电气装备对易受滋扰的元器件必需为双重化设计。。。。。。。

　　ic：在正常事情情形下不可点燃爆炸性气体混淆物。。。。。。。该品级的清静栅实质清静端可毗连到2区危险场合的实质清静装备。。。。。。。

　　清静栅必需安排在清静区或响应清静品级的场合。。。。。。。

气体组别

　　Ⅰ组电气装备：用于易受甲烷影响的煤矿情形中。。。。。。。

　　Ⅱ组电气装备：可用于除煤矿以外的爆炸危险情形中。。。。。。。

　　Ⅱ组电气装备可凭证易燃性物质的差别点燃能量进一步细分。。。。。。。各子组用大写英文字母区分，，，，，，从下表中可以看出：ⅡC组所需要的点燃能量最少，，，，，，即在该组电气装备中，，，，，，ⅡC组装备具备对ⅡA、ⅡB组的通用性。。。。。。。

温度品级

　　装备温度品级划定了装备外貌的最高允许温度值。。。。。。。装备温度品级一定要小于使用在该危险场合情形中可燃物质的点燃温度，，，，，，不然会引起燃烧爆炸。。。。。。。

由上表可见，，，，，，常见爆炸性气体中的绝大大都属于T4以上的温度组别。。。。。。。

爆炸性危险场合的区域划分

　　在清静防爆系统的设计及防爆产品的选型中，，，，，，除了需要对爆炸性情形中保存的气体举行分级、分组外，，，，，，还应凭证爆炸性气体泛起的频仍水平和一连时间对爆炸性气体危险场合举行区域划分：

　　本公司ia品级ⅡC类气体组别产品适用于0区，，，，，，同时适用于1区和2区。。。。。。。

清静栅本安性能认证参数

最高电压（Um）

　　可施加到关联装备非限能毗连装置上，，，，，，而不会使其防爆型式失效的最高电压（交流有用值或直流电压值）。。。。。。。

最高输入电压（Ui）

　　施加到实质清静电路毗连装置上,而不会使实质清静性能失效的最高电压（交流峰值或直流）。。。。。。。

最高输出电压（Uo）

　　开路条件下，，，，，，在装备毗连装置施加电压抵达最高电压（包括Um和Ui）时，，，，，，可能泛起的实质清静电路的最高输出电压（交流峰值或直流）。。。。。。。

最大输入电流（Ii）

　　施加到实质清静电路毗连装置上，，，，，，而不会使实质清静性能失效的最大电流（交流峰值或直流）。。。。。。。

最大输出电流（Io）

　　来自电气装备毗连装置的实质清静电路的最大电流(交流峰值或直流)。。。。。。。

最大输入功率（Pi）

　　当电气装备与外电源毗连不使实质清静性能失效时，，，，，，可能在电气装备内部消耗的实质清静电路的最大输入功率。。。。。。。

最大输出功率（Po）

　　能从电气装备获得的实质清静电路的最大输出功率。。。。。。。

最大内部电容（Ci）

　　通过电气装备毗连装置泛起的电气装备总等效内电容。。。。。。。

最大外部电容（Co）

　　可以毗连到电气装备毗连装置上，，，，，，而不会使实质清静性能失效的实质清静电路的最大电容。。。。。。。

最大内部电感（Li）

　　通过电气装备毗连装置泛起的电气装备总等效内电感。。。。。。。

最大外部电感（Lo）

　　可以毗连到电气装备毗连装置上，，，，，，而不会使实质清静性能失效的实质清静电路的最大电感。。。。。。。

电缆最大允许漫衍电容

　　关联装备允许的最大外部电容（Co）与本装置备最大内部电容（Ci）之差。。。。。。。

电缆最大允许漫衍电感（Lc）

　　关联装备允许的最大外部电感（Lo）与本装置备最大内部电感（Li）之差。。。。。。。

最大外部电感电阻比（Lo/Ro）

　　可以毗连到电气装备毗连装置上，，，，，，而不会使实质清静性能失效的外电路的电感与电阻之比。。。。。。。

配电电压

　　为实质清静装备（如二线制变送器等）提供电源的电压值。。。。。。。

实质清静认证手艺

　　本安系统有两种认证要领：回路认证和参量认证。。。。。。；；；；；；芈啡现こ硕员景惨潜怼⒐亓氨福ㄇ寰舱ぃ⒈景驳缋禄秩现ね猓，，，，，还对本装置备和关联装备按特定组合举行认证。。。。。。。这种组合方法一经认证，，，，，，其本装置备和关联装备（清静栅）就不可用未经磨练机构认证过的其它型号规格的装备替换。。。。。。。国际上大大都工业蓬勃国家均接纳“参量认证”的方法，，，，，，即对关联装备与现场装备划分给出一组清静参数，，，，，，并可由用户自由地将差别生产厂商的电气装备举行组合，，，，，，从清静性角度出发只需知足如下关系：

清静栅的选用原则

清静栅的选用原则

　　a) 凭证危险场合的类型及现场的防爆要求，，，，，，确定所需要清静栅的防爆品级。。。。。。。清静栅的防爆品级必需不低于本安现场装备的防爆标记品级；；；；；；

　　b) 凭证现场的装备类型配备响应类型的清静栅；；；；；；

　　c) 凭证控制室仪表可能保存或爆发的最高电压，，，，，，确定清静栅最高电压；；；；；；

　　d) 凭证现场装备的信号、电源对地的极性，，，，，，确定清静栅的极性；；；；；；清静栅要与本安现场仪表的清静极性及信号传输方法相匹配。。。。。。。

　　e) 思量清静栅端电阻压降的影响，，，，，，确定清静栅的最大短路电流及系统能否正常事情；；；；；；

　　f) 清静栅允许的漫衍参数是否合乎要求。。。。。。。

毗连电缆的选择原则

　　毗连电缆保存漫衍电容和漫衍电感，，，，，，使毗连电缆成为储能元件。。。。。。。它的本安性能的基本参数如下：

　　电缆最大允许漫衍电容 CC＝CP×L

　　电缆最大允许漫衍电感 LC＝LP×L

式中：

　　CP ——电缆单位长度的漫衍电容(μF/km)

　　LP ——电缆单位长度的漫衍电感(mH/km)；；；；；；

　　L ——现实配线长(km)。。。。。。。

注：推荐切合实质清静性能的电缆最大参数值：

　　CP＝0.2μF/km，，，，，，LP＝1mH/km。。。。。。。

隔离式清静栅的装置

色标：

　　白色端（非本安侧）接线通往清静区。。。。。。。

　　蓝色端（本安侧）接线通往危险区。。。。。。。

装置中的注重事项：

　　1、清静栅应装置在清静场合，，，，，，且情形条件能知足本选型手册中的“情形条件”的要求（选型手册可至网站“效劳——下载中心”获。。。。。。。。。。。。。。

　　2、隔离式清静栅本安端（蓝色标记）和非本安端（白色标记）电路的接线导线在汇线槽中应脱离铺设，，，，，，各自接纳自力的；；；；；；ぬ坠。。。。。。。本安侧的配线套管内不允许有其它电源线，，，，，，包括其本安电路使用的电源线。。。。。。。

　　3、通往危险场合的导线应选用有蓝色标记的本安导线，，，，，，导线中的铜截面积必需不小于0.5mm2，，，，，，绝缘强度应大于500V。。。。。。。

　　4、在对隔离式清静栅举行通电调试前，，，，，，必需注重隔离式清静栅的型号、接线要领、线路极性等，，，，，，是否切合设计及产品要求中的划定，，，，，，不然可能对人身及装备造成危险。。。。。。。

　　5、严禁用兆欧表直接测试隔离清静栅端子之间的绝缘强度。。。。。。。如要检查系统的绝缘强度，，，，，，应先断开所有的接线，，，，，，不然可能引起清静栅内部电路损坏。。。。。。。

　　6、在现场对清静栅举行编程前，，，，，，必需先将所有接线断开再接入编程器，，，，，，然后通电编程，，，，，，不然可能引起不良效果。。。。。。。

　　7、与隔离式清静栅相连的现场仪表，，，，，，均应通过经国家认定的防爆磨练部分的防爆试验，，，，，，并取得防爆及格证的仪表。。。。。。。使用本公司隔离式清静栅可以不需要团结认证。。。。。。。

　　8、在设计、装置、使用、维护隔离式清静栅时，，，，，，应同时遵守本产品手册中的说明及《GB3836.13-1997爆炸性气体情形用电气装备第十三部分：爆炸性气体情形用电气装备的磨练》、《GB3836.14-2000爆炸性气体情形用电气装备第十四部分：危险场合分类》、《GB3836.15-2000爆炸性气体情形用电气装备第十五部分：危险场合电气装置（煤矿除外）》、《GB50058-1992爆炸和火灾危险情形电力设置设计规范》等标准。。。。。。。

　　装备温度品级划定了装备外貌的最高允许温度值。。。。。。。装备温度品级一定要小于使用在该危险场合情形中可燃物质的点燃温度，，，，，，不然会引起燃烧爆炸。。。。。。。

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