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安全栅（二）
2024-10-25
防爆等级
ia：在正常工作状态下，1个计数故障或2个计数故障状态下都不会点燃危险气体，回路必须保证在两个计数故障同时出现时仍然保证安全特性。"ia"类电气设备对易于受干扰的元器件必须采用"三重化"设计。"ib"类电气设备只能保证在1个计数故障状态下不会点燃危险气体。
气体组别：
Ⅰ组电气设备：用于易受甲烷影响的煤矿环境中。
Ⅱ组电气设备 ：可用于除煤矿以外的爆炸危险环境中。
Ⅱ组电气设备根据易燃性物质的不同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，中国、IEC、欧洲分组标准中ⅡC组所需要的点燃能量最少，即在该组电气设备中，ⅡC组设备具备对ⅡA、ⅡB组的通用性。
选用方法
安全栅是介于现场设备与控制室设备之间的一个限能电路，用来把控制室供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆危险气体的火花，又不能产生足以引爆危险气体的仪表表面温度，从而消除了引爆源。在选择安全栅时必须考虑其型号与现场仪表类型相适应，还须考虑安全栅与本质安全仪表要求相兼容及形成的本安系统中阻抗匹配的问题。我国采用"回路认证"这种方式认证本安系统，即根据危险环境使用仪表的联合取证情况，选择已与其联合取证的安全栅，一经联合取证，现场仪表与安全栅便固定组合构成本安系统。实践中，这种方式对安全栅和现场仪表的选择有很大的局限性。广泛采用是进年来逐渐形成的一种本质安全认证技术，即"参量认证"。按照"参量认证"方式认证的本安设备和关联设备需要一组安全参数，包括：
Vmax― 在正常工作或故障条件下，能接受并能保持其本安性能的最高电压。
Imax ―在正常工作或故障条件下，能接受并保持其本安性能的最高电流。
Ci―本安现场设备内部未被保护的电容。
Li―本安现场设备内部未被保护的电感。
Pmaxo ―关联设备允许输入的最大功率。
"参量认证"关系式为：Vmax＞Voc，Imax＞Isc，Pmaxi＞Pmaxo，Ci+Cc结合"参量认证"可知安全栅的选用：（1）与安全栅相连的安全设备的工作电压不得超过安全栅的最高允许电压。否则，应采用光电隔离等技术使之与系统隔离开来，或者采用隔离安全栅；（2）"参量认证"公式的Vmax，Imax，Pmaxi即为本安现场设备的正常参数，选用时应该逐一对比。（3）"参量认证"公式中引入Cc，Lc这两个变量实际是引出了控制电缆的选用问题，从而限制了电缆长度。实际使用中还应考虑阻抗匹配问题。最后的公式中，Ra安全栅阻抗，Rl电缆阻抗，安全仪表的允许负载阻抗Ro，对于输出回路，作为安全仪表的调节器或I/O卡的输出通道等，它们的允许负载阻抗是制造厂商提供的。对于输入回路，作为安全仪表的显示仪表或I/O卡的输入通道等，它们的允许负载阻抗取决于其输出电压和现场仪表的无负载工作电压。无论输入还是输出回路，选用安全栅时其阻抗满足上式即可保证回路的正常工作。
按照"参量认证"的关系式选用的安全栅，理论上可以保证正常工作，实际使用时还必须注意以下问题：
1、所选用的齐纳安全栅应已经防爆检测机构防爆认证，并有防爆合格证书。
2．根据工作现场所属的危险区域( 0区、1区、2区)，气体级别和温度组别来选择齐纳安全栅的防爆等级( 安全栅防爆标志) ，使其符合上述的防爆环境，由安全栅来限制传输到现场的能量，确保现场安全。
3．根据现场使用仪表的工作电压和工作电流对地的极性，选择齐纳安全栅的极性（正极性、负极性或交流极性）。
4．根据信号传输线路的数量，选择齐纳安全栅的通道数 (单通道、双通道、三通道) , 由安全栅的通道对传输线路进行保护。
5．根据二次仪表供电电压的大小，选择齐纳安全栅的工作电压，供电电压应小于或等于齐纳安全栅的工作电压。对于波动范围大的供电电压，则应当选择工作电压范围大的齐纳安全栅型号。根据现场仪表电压和电流的大小，选择齐纳安全栅的端电阻。在最大工作电流时安全栅的端电阻引起的压降应不影响现场仪表最低工作电压的要求，保证现场仪表能正常工作。
6．当供电电压为DCS 系统中卡件直接供电时，请详细查阅DCS系统中的供电卡件资料。注意供电卡件中往往串接一只限流电阻，当使用齐纳安全栅时，此限流电阻应引以充分的重视。选用电阻限流式齐纳安全栅时应把串入的电阻去掉用熔丝或开关代替，选用电子限流式齐纳安全栅时，此电阻值不能大于180Ω，否则由于供电回路电阻太大，造成现场仪表供电电压太低而不能工作。有些DCS系统卡件供电电路中装有一个限流电路，当使用齐纳安全栅则不能选用有功耗的齐纳安全栅，一旦卡件供电电路限流值小于齐纳安全栅的工作电流时，则会造成齐纳安全栅无法工作。
7．本质安全防爆实质上是系统防爆，所以现场仪表和齐纳安全栅一起由防爆检测机构进行系统防爆取证，(术语：联合取证安全栅是本质安全防爆系统的一种关联设备，它的设计制造都严格按照国家有关法规和标准，并要经国家指定的防爆检测机构防爆鉴定取证后才能生产使用。)根据防爆检测机构给出的最大电缆参数值Cc、Lc的大小，计算出电缆长度、型号、满足传送距离的要求。
易燃物质
典型气体分组标准 点燃特性
中国、IEC、欧洲北美
甲烷Ⅰ
乙炔ⅡC A
氢气ⅡC B
乙烯ⅡB C
丙烷ⅡA D
爆炸性危险场所的区域划分
在安全防爆系统的设计及防爆产品的选型中，除了需要对爆炸性环境中存在的气体进行分级、分组外，还应根据爆炸性气体出现的频繁程度和持续时间对爆炸性气体危险场所进行区域划分：
0区
爆炸性气体混合物连续地或长时间地存在的场所。
1区 爆炸性气体混合物有可能出现的场所
2区 爆炸性气体混合物不可能出现，或即使出现也是短时间存在的场所
本公司产品适用于0区，同时适用1区和2区。
隔离式安全栅的安装
色标：
黄色端（非本安侧）接线通往安全区。
蓝色端（本安侧）接线通往危险区。
使用注意
本安系统除了要选择合适的安全栅外，使用的时候要注意以下几个方面：
第一，要注意线缆和现场设备的容抗和感抗，本安防爆是系统防爆，除了安全栅需要达到所需的 防爆等级外，线缆和现场设备的蓄能也是一个关键问题。特别是在参量认证替代系统认 证后，工程商尤其要注意这个问题。
第二，要注意本安接地，齐纳安全栅需要本安接地，接地电阻应小于1。
第三，本安线缆与非本安线缆应分开敷设在不同的线槽里。并应有明显标识。
第四，更换时应注意断电
防爆系统
本安系统在国内越来越受人关注，作为其主要构成部件的安全栅也被人们所认识。那么，安全栅是靠什么来防爆的呢？控制能量，控制能量是安全栅防爆的法宝，不管是齐纳安全栅还是隔离式安全栅都是通过控制能量来达到防爆规定的要求的。齐纳安全栅，从名字上我们知道齐纳安全栅其主要构成元件是齐纳管，也叫稳压二极管。但齐纳二极管只能把电压值控制住，那么构成电能的第二要素的电流由什么元件控制呢？电阻，具备一定功率承受能力的电阻在这里充当了限流的作用，使安全栅输向危险区域的电流始终控制在一个允许的范围内，从而达到了本安。那么隔离安栅是靠什么来控制能量的呢？脉冲变压器是隔离安全栅隔离能量的主要部件，有了它以后流向危险区的能量才会被控制住。
安装守则
1．安全栅应安装在安全场所，并且环境条件满足《安全栅选型样本》中的"使用条件"的要求。
2． 隔离式安全栅本安端（蓝色端）和非本安端电路的连接导线在汇线槽中应分开铺设，各自采用独立的保护套管。本安侧的配线管道内不允许有其它电源线，包括其本安电路使用的电源线。
3．通往危险场所的导线应选用有蓝色标记的本安导线，导线的软铜面积必须大于0.5mm2，绝缘强度应大于500V。
4． 在对隔离式安全栅进行通电调试前，必须注意隔离式安全栅的型号、接线方法、线路极性等是否符合设计及产品要求中的规定，否则可能对人身及设备造成伤害。
5．严禁用兆欧表测试隔离式安全栅端子之间的绝缘强度。如要检查系统的绝缘强度，应先断开全部隔离式安全栅的接线，否则可能引起安全栅内部电路损坏。
6． 在现场对安全栅进行编程前，必须先将所有接线断开再接入编程器，然后通电编程，否则可能引起不良后果。
7．与隔离式安全栅相连接的现场仪表，均应采用通过经国家认定的有关防爆检验部门进行防爆试验、并取得防爆合格证的仪表。
8． 在设计、安装、使用、维护隔离式安全栅时，应同时遵守本产品使用手册中的说明及《GB3836.15-2000爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》及《GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力设置设计规范 》。
进口品牌
国内运用比较火的进口品牌有两个，MTL和P+F，它们分别是英国和德国进口的。
P+F
成立于1945年。1958年，P+F公司发明了世界首例本安型接近开关及与之世界的隔离式安全栅使工业防爆应用领域发生了全新的变革。在国内，的P+F安全栅得到广大认证的好评。P+F安全栅有源隔离器与无源隔离器，齐纳式安全栅和隔离式安全栅。P+F安全栅齐纳齐纳式隔离式安全栅能与各种现场的一次仪表如：4－20mA的压力、温度、流量、电信号变送器；电器转换器、电气阀门定位器、各类热电偶、热电阻、开关量、报警器、脉冲信号等各种特殊仪表，组成本质安全防爆系统，用于现代化工业的自动化过程控制，广泛地用于石油化工、冶金、医药、船舶等领域。可限制危险能量进入具爆炸性危险气体环境的可靠设备。P+F安全栅采用两种不同的外型和安装尺寸，外壳由阻燃防弧塑料压制成型，整个安全栅电路以阻燃环氧树脂封装在壳体内，各端子间的爬电距离、电气间隙及材料的相对泄痕指数均符合GB 3836.4中的有关规定。
正常工作环境温度：－20ºC～+40ºC ；b.相对湿度： ＜ 95% RH ; c. 大气压：80～110 Kpa ;
