_防爆安全技术_讲座第8讲本安仪表设计准则
《仪表安全技术培训》课件
THANKS
谢谢
安全管理体系建设与完善
安全管理制度
建立和完善仪表安全管理制度，明确各级职责和 工作流程，确保安全管理体系的有效运行。
安全监测与评估
加强仪表安全监测和评估工作，及时发现和解决 安全隐患，确保仪表设备的安全运行。
应急预案与演练
制定和实施仪表安全应急预案，定期进行演练和 培训，提高应对突发事件的能力和水平。
《仪表安全技术培训》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 仪表安全概述 • 仪表安全技术基础 • 仪表安全运行管理 • 仪表安全事故案例分析 • 仪表安全培训与教育 • 仪表安全未来发展趋势
01
CHAPTER
仪表安全概述
仪表安全定义
仪表安全是指在工业生产过程中，通过采取一系列措施，确保仪表设备、控制系 统和相关设施在正常操作、异常情况和事故时都能保持安全稳定，从而降低事故 发生的风险。
随着自动化技术的不断发展，仪表安全技术将更加智能化和自主化 ，能够实现远程控制和实时监测，提高安全性和可靠性。
物联网技术
物联网技术的应用将促进仪表设备之间的互联互通，实现数据共享 和协同工作，提高工作效率和安全性。
人工智能技术
人工智能技术的应用将使仪表安全系统具备自主学习和决策能力，能 够自动识别和预防潜在的安全隐患，提高安全性和预防性。
培训效果评估与改进
评估方式
考试、问卷调查、实际操 作考核等。
评估内容
学员对仪表安全技术的掌 握程度、对安全操作规程 的遵守情况、对仪表维护 保养的掌握程度等。
改进措施
根据评估结果，对培训内 容、方式等进行调整和优 化，提高培训效果。
06
CHAPTER
仪表安全未来发展趋势
仪表本安防爆技术教学大纲-测控技术
《仪表本安防爆技术》课程教学大纲课程代码：060242007课程英文名称：Instrument intrinsically safe explosion-proof technology课程总学时：16 讲课：16实验：0 上机：0适用专业：测控技术与仪器大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1．课程地位：本课程是针对测控技术与仪器专业中仪表和测控两个方向的学生所开设的专业选修课。
目的在于教授学生掌握本安防爆技术的基本理论和设计的基本方法，培养学生分析和设计本安防爆仪表的技能。
2．课程目标：本课程基于工业防爆基础理论和本安防爆基本原理，全面讲解本安防爆技术的基本概念、特点和重要参数，本安仪表的分类、防爆标志的确定及安全参数等，并给出了电路设计和结构设计的准则，结合现场总线仪表及其系统，分析本安现场总线智能仪表设计的总体技术要求及关键技术。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1．基本知识：掌握工业防爆技术的一般知识，爆炸的定义及三要素、爆炸物的分类、防爆技术的分类等。
2．基本理论和方法：掌握本安防爆技术的基本原理、主要应用对象及主要实施方法等。
3．基本技能：掌握本安防爆电路及设备的设计方法，能完成较简单的防爆电路系统的设计。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点而系统地讲述防爆技术的原理及方法；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生将理论与实践结合起来，在实践和自学中获取知识，培养学生的自学能力；注意培养并提高学生利用规范及手册等技术资料的能力。
在讲授具体内容时，要求分清每一部分内容在课程整体中所处的地位，对不同内容采用相应的处理方法。
由于学时的关系，本课程着重在于扩大学生的知识面，使学生对这一技术分支能有较深入的了解，以便进一步深造。
2．教学手段：本课程具有一定的实际应用性，在教学中采用课堂讲授、讨论和实际问题分析相结合的多种教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务，在讲课时可以向学生展示一些实物，使学生有一些感官认识。
仪表本安防爆技术及本安系统的设计
仪表本安防爆技术及本安系统的设计在冶金、石油、化工等行业，现场设备及其相关设备应当采取相应的防爆措施。
防爆技术以及本安系统的设计对于这个行业来说，就显得十分的重要。
标签：仪表;本安防爆;本安系统一、前言本文通过在冶金、石油化工行业当中容易出现的防爆现象进行了分析，首先从爆炸产生的条件进行分析，然后对危险场所区域等级进行了划分，根据本安防爆系统、技术特点进行了研究，对于本安全防范技术在现代工业自动化控制中的应用进行了阐述，在以上基础上对本安系统的设计提出了几点建议。
二、爆炸的产生条件不论是何种形式的爆炸，都需要具备以下三个条件才能够发生。
首先是要有爆炸性的物质，即能与氧气发生化学反应的物质。
也包括氢气、酒精、粉尘等。
其次是氧气与空气。
最后一点是点燃源，即是使爆炸性物质在与氧气或者是酒精、粉尘等物质发生化学反映的物质。
这一点包括明火、电气火花、高温、光能等点燃源。
想要杜绝爆炸现象的产生，就需要设法避免上述三方面的物质条件，即杜绝这三方面的条件同时出现的现象。
但是在实际生活中，許多的工业现场，若要满足爆炸条件，即物质的浓度达到爆炸极限范围内的爆炸性物质，在与氧气接触后，一旦要出现爆炸引源，就极易引发爆炸现象的产生。
所以，必须严格采取必要的防爆措施。
在这种情况下，最为便捷的方法，就是在生产现场，避免出现可能成为点燃源的电气设备。
但是在实际的生产过程当中，有些生产现场，并不具备这种条件。
在一些生产现场，必须要求仪表安装在现场使用，在这种情况下，就需要把仪表成为点燃源的可能性消除掉，这样，就必须要采用必要的防爆措施，以避免爆炸事故的产生。
三、危险场所区域等级的划分什么是危险场所区域，指的是对于该地区实际所存在的危险可能性的量度，由此所规定的其可适用的防爆型式。
国际电工委员会、欧洲电工委员会对于危险区域的等级划分为以下几类：零区：在生产现场，连续出现或者是长期出现爆炸性混合物的环境。
一区：在生产现场，在正常运行的情况下可能出现爆炸性混合物的环境。
仪表防爆技术与本质安全
准），并同时采用了隔爆、增安和 ib 级本质安全
防爆方法，可涉及 IIC 类气体，且仪表表面温度不
超过 85～135°C。如某款电磁流量変送器采用隔
爆供电、增安接线盒、ib 级本安信号。当使用环
境温度范围高限为 40～80°C 时，仪表表面温度不
超过 85～135°C。
例三：Division1；Class I Group ABCD；T6
爆标志简介
欧共体国家自 2003 年 7 月 1 日起强制执 行 ATEX 防爆认证。未取得 ATEX 认证的防爆仪 表不得在欧共体国家销售和新安装。
与过去的防爆认证相比，ATEX 认证对防 爆仪表制造工厂的生产条件和生产质量评估设置 了更严格的要求，从而为防爆仪表的生产许可设 置了更高的门槛。P+F 公司严格遵循欧共体新标 准，现行销售的安全栅产品全部获得 ATEX 认 证。
3. 爆炸性气体与空气的混合气体对物体表面 温度的敏感性。可能引爆的物体表面温度 越低，则该气体就越危险。例如，硝酸乙 酯与空气混合后，遇到 100°C 物体表面 就可能爆炸。而氢气与空气混合后，即便 遇到 500°C 的物体表面也不可能爆炸。 显然，如果单从这一点来评价，氢气又不 那么危险了。
实际上，上述三个特性中的第一个与后两个之 间存在某种联系。只要控制了爆炸性气体混合物
例五： II 2 G D EEx de IIC T4 这是某现场仪表的 ATEX 认证的防爆标
志。其含义为：ATEX 认证防爆设备；用于除矿井 以外的工厂；可用于危险区 Zone 1 和 Zone 21； 可用于气体防爆和尘埃防爆；符合欧洲标准；采 用隔爆和增安型两种防爆方法；可涉及 IIC 类气 体；表面温度不超过 135°C。
某产品是否取得 ATEX 认证很容易识别， 因为 ATEX 认证的防爆标志特征明显。
防爆知识讲座
被认证可用于IIC级别的气体组
METTLER TOLEDO
Mar15 ‘2005
防爆标志
防爆型式 例 ID3sTx
EEx ib IIC T4
温度等级T4 (135C)
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防爆标志
防爆型式 GD13x 电源
EEx ed [ib] IIC T6
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主要配台秤、平台秤或灌装控制
具有1000笔数据存储功能、累积等功能
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防爆产品及应用
Dagger本安仪表
4个传感器,A/D更新速率50次/秒 128 x 64 图型化显示,LCD带背光 5个用户可自定义键盘 丰富的总线接口(通过PSU) 4个本安的输入口及6个本安的输出口 功能多,精度高 可选电池或电源工作
• Power Supply:
• Class 1, Div 1, Group C and D hazardous locations (FM) • II(2) G [EEx ib] IIB (ATEX) • Ex ib IIB (NEPSI)
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PANDA高精度本安油漆秤指标
Mar15 ‘2005
防爆标志
防爆型式 GD15x 接口
EEx [ib] IIC
输出为本质安全单元
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需要防爆的行业
化工
香精、香料 涂料 树脂 乙炔、炼油
石油 医药 火药 ……
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Mar15 ‘2005
防爆培训讲座
EX ＋ 防爆结构＋类别(Ⅱ)＋级别(A/B/C)＋温度组别(T1～T6)
防爆电气设备的保护等级（EPL)
我们经常看到防爆等级里面后缀 Ga，Gb，Gc
例如：34500项目中华荣的防爆按钮等级：Exd IIC T6 Gb
国家标准变化动态：
增加设备的保护等级（EPL）：依据设备成为点燃源的可能性及区别爆 炸性气体环境、爆炸性粉尘环境和有甲烷的煤矿爆炸性环境的差别而规 定的保护等级。
防爆基础 防爆标志 ATEX 认证 IEC 及中国防爆认证
防爆基础
对气体或液体物质而言： 在防爆技术中，可燃性物质是指物质（这包括气体、液体和固体）本身
是可燃性的，并能够产生可燃性气体、蒸气或薄雾。可燃性液体又包括： 可燃性液体和易燃性液体。闪点，电力学概念，是燃油在规定结构的容 器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合，达到一定浓度时可被 火星点燃时的燃油温度。闪点测定法分开口杯和闭口杯两种。一般轻质 油多用闭口杯法。重质油多用开口杯法。闪点是保证安全的指标，油品 预热时温度不许达到闪点，一般不超过闪点的2/3。
增安型“e”:增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花 的电气设备，进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气设备产生 电弧、电火花及危险高温的电气设备。其防爆标志为“e”。1、有效的 外壳防护；2、电路的可靠连接；3、增大电气间隙和爬电距离；4、限 制设备的温升；5、提高绝缘性能。 本质安全型“i” 本质安全电路: 在规定的条件下(包括正常工作和规定 的故障条件下)，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆 炸性气体环境的电路。 ia等级的设备可用于危险场所0区, ib等级的设备 可用于危险场所1区. 正压外壳型“p”: 正压外壳型电气设备是指具有正压外壳的电气设备。 防爆标志为“p”。所谓正压外壳是指保持内部保护气体的压力高于周 围爆炸性气体环境的压力，阻止外部混合物进入的外壳。
_防爆安全技术_讲座第11讲本安系统一般设计要求
Cc [ Co - Ci L c[ Lo - Li 在参量认可方式 中, 通常 应对 本安设 备和关 联设 备分别进行认可, 标 上各 自编号 的合格 标签。参 量认 可的最大优点是使用者可以自由选配实现本安系统的 组合。使用者只要掌 握各自 的安全 参数 额定值, 按照 确保安全性能的选配条件, 便可自行构成本安系统。 本安系统的认证 无论采 取上述 何种 方式, 除 考虑 构成系统的 三要 素 (本 安现 场 仪表、连接 电缆 和 关联 设备 )之外, 还 应 结合 其结 构特 征、是否 接地、二 次仪 表的阻抗等综合考 虑。目前, 我国 防爆检 验机构 主要 采取的认可方式 实质 上为 / 系统认 可 0方式, 即 / 联合 取证 0方式。在 进 行关 联设 备 检定 认可 时, 在 认 可文 件中 给出了 最高 输出电 压 Uo、最 大输出 电流 Io、最大 允许外接电容 Co 和 最大 允许 外接 电感 L o 四个 参数。 而在进行本安设备 检定认可 时, 在 认可文 件中又 规定
备, 分别规 定其 安全 参数, 然 后对 其单 独评 价 安 全性 能, 最后根据安全参数匹配的原则, 将本安设备与关联 设备相连接的方式。这种以设备本身安全额定值为基 础的检定认可方式, 目前在欧美较为流行, 可能成为国 际上通用认可方式, 其认可关系如图 3所示。
图 3 本安系统参 量认可框图
¹ 连接电缆规格: 连接 电缆为 铜芯 绞线, 且 每根 芯线的截面 积 不小 于 01 5 mm2; 介 电 强度 应 能承 受 2 倍本安电路的额定电压, 但不低于 500 V 的耐压试验。
防爆技术基础知识讲座.ppt
防爆技术基础知识
防爆技术基础知识
内容提要
1、防爆基本概念 2、电气设备的防爆型式 3、本安防爆技术
电气防爆基本原理
产生爆炸的基本条件(爆炸三角形原理) 1. 爆炸性物质——可燃气体、粉尘。 2. 助燃剂——空气（氧气）。 3. 点燃源（点燃能量）——电火花、热表面等。
当这三个条件同时存在,且当爆炸性物质与空气的混合浓度处于爆炸极限范
设法阻止产生点火源
3 本质安全性 ia/ib
GB3836.4
限制点火源的能量
4
正压型
p
GB3836.5
把危险物质与点火源隔开
5
充油型
o
GB3836.6
把危险物质与点火源隔开
6
充砂型
q
GB3836.7
把危险物质与点火源隔开
7
n型
n
GB3836.8 限制点火源/把危险物质与点火源隔开
8
浇封型
m
GB3836.9
电气设备的防爆型式
电气设备的防爆原理
防止爆炸发生的基本方法 1. 避免形成爆炸性环境/电气设备远离爆炸环境 – 理想的 方法（主动式） 2. 消除/削弱可能的点燃源 – 实际的方法。（被动式）
间隙防爆原理（隔爆型） 减少点燃能量的原理（本安型） 阻止点火源与爆炸性混合物相接触的原理（充油、充砂、
主要计方面）
- 限制电压 - 限制电流 - 限制能量（含储能元件：电容和电感） - 合理选择元器件额度参数、载流导线截面等 - 结构及电路的分隔措施
本安防爆技术特征
- 制造工艺简单、体积小、重量轻、造价低(开关回路1:4)。 - 易于实现较高防爆级别的设计 - 可带电操作与维护。 - 安全可靠性高。 - 可有效避免人员触电伤亡事故发生。 - 适用范围广（ia等级是唯一的0区技术）。
防爆安全技术5-防爆仪表通用技术要求
发爆器、发爆器试验仪和点火电路试验仪。
ＧＢ
３８３６．１—２０００主要规定了爆炸性气体环境用电
气设备、Ｅｘ引入装置、Ｅｘ元件的结构、检验和标志的通 用要求及检验程序，并明确说明这些规定可由防爆型式 专用标准补充和修改。ＧＢ ３８３６．１—２０００标准规定的通 用要求主要是针对１区场所用电气设备提出的，不适用 于２区危险场所用Ｅｘｎ型电气设备。Ｅｘｎ型电气设备只 需满足ＧＢ ３８３６．８—２００３标准规定的要求。 对于不同型式的防爆产品，除应满足通用要求标 准外，还必须同时满足相应防爆型式的专用标准规定 的要求。对于采用未包括在国家标准的防爆型式时， 经检验单位认可，可认证为特殊型电气设备“Ｅｘ
２．２表面温度
需要说明的是，工业自动化仪表不同于其他电气设 备，除环境温度外，仪表的过程温度也将影响设备最高 表面温度。一般情况下，最高表面温度为电气设备自身 温升加上规定的最高使用环境温度。但对于过程自动 化仪表，当其涉及的介质温度高于产品的最高使用环境 温度时，在进行产品设计时还应考虑介质温度对产品温 度组别影响的可能性。只要安装合适，工程实践通常要 求保证仪表可能与爆炸性气体环境接触的任何表面的 最高温度不超过气体引燃温度。实验室为了确定介质 温度对最高表面温度的影响，可以模拟实际安装使用条 件，在可能的最高介质温度条件下测定最高表面温度。 有时，为了简化繁琐的试验程序，经分析确认并征得客 户同意的情况下，可直接参照表４确定设备温度组别。 例如，假设设备环境温度为６０℃，在常温下测得设备
半个多世纪以来，我国仪表防爆技术有了突飞猛 进的发展。其产品不仅为我国国民经济生产及其安全 发挥了重要作用，而且部分仪表产品已开始走出国门， 销往世界各地。 表１所示是工业自动化仪表及系统在进行防爆设 计时可以采用的主要防爆型式。・
仪表本质安全设计规定
第二篇仪表2.1仪表系统构成1.本质安全设计过程中要优先执行有效性(可用性)服从安全性原则。
开展本质安全设计要求首先根据工艺流程本质安全特性，其次再根据上游专业的提出的功能、质量和成本要求来开展设计。
以人为本，安全第一是本质安全设计的最高目标。
生产和安全相互依存，不可分割。
2.制定系统设计方案时必须考虑工艺装置本身存在的危险隐患对人、财产和环境的影响，应根据过程对象的控制要求、装置规模、工艺流程的复杂程度、安全联锁设置的要求、同类装置的经验等因素综合考虑，确定各主要工艺流程的关键性危险源，尽量消减危险，进而设计合理的控制方案。
（石油化工安全仪表设计规范-GB_T50770-2013 ；3.2；4.2.3；5），GB/T20438-2006 IEC61508；GB/T21109-2006；IEC61511）3.设计输入条件是多方面的，上游专业条件只是设计输入的一部分，在标准规范中有明确要求但上游专业没有提出的情况下，往往会造成设计内容缺失，甚至埋下安全隐患。
本质安全设计应当把标准规范中的相关内容同样作为设计输入一并考虑，尤其是与安全相关的内容。
（钢铁冶金企业设计防火规范 GB50414-2007中，6.5.4-2（5）,6.7.2-1~5；）4.对于参与重要连锁的检测仪表，一旦因仪表失灵或发生故障会导致重大事故的，应选用较高安全度和较低故障率的仪表设备。
5.对于重要的检测参数应采取冗余或更高级的仪表系统配置方式，如采取“二取二”或“三取二”以及既有连续量检测同时也有开关量检测的配置。
检测仪表应独立设置，检测信号不应进入同一个控制模块，电缆敷设应采用不同的路径。
（石油化工安全仪表设计规范-GB_T50770-2013 6.4）例如：1）汽包液位检测采取冗余配置，信号二取一；2）透平转速检测考虑“二取二”或“三取二”配置；3）对于重要的液位连锁检测（膨胀罐、汽包等），考虑连续量检测的同时，也采用开关量检测。
防爆电气讲座课件
防爆产品都必须经国家授权的防爆检验机构认证后，方 可投入使用。
21 21
精品资料
防爆(fánɡ bào)电气设备的类、 级、组
2G
3G
1D
III类(粉尘和纤维)
2D
3D
适用区域 (IEC Zone)
0 1 2 0 1 2 20 21 22
23 23
精品资料
中国(zhōnɡ ɡuó)与IEC EPLS防爆电气设备分类与危险区域 关系表
防爆电气设备分类
中国 IEC(Group)
IEC设备保护等级 EPLS
(Equipment Protection LevelS)
DIP A,DIP B
20
20
精品资料
中国标准与国际标准主要 (zhǔyào)差异
中国防爆标准GB基本等同或等效采用IEC标准。 由于IEC标准和欧洲EN标准基本一致，故中国标准GB也
与EN标准等同或等效。 中国标准和国际标准的具体差异在IECEX网站公布。 IECEX WEB SITE:
是指设备最高表面温度，且它的确定与防爆型式有关。
I类和III类设备不分级分组，但III类设备分为A/B型设备。
22 22
精品资料
中国与欧洲防爆电气设备分类(fēn lèi)与危险区域关系表
防爆电气设备分类
中国 IEC(Group) 欧洲(Categary)
M1
I类(煤矿)
M2
-
1G
II类(工厂－气体)
要求。如制造正压、爆炸气体浓度监控、限制 (xiànzhì)点燃源(主要手段)。
电气仪表防爆安全技术
用于指示仪表的应用场景
防爆标志的种类
Ex标志 适用于易爆环境
AS标志 指示特殊应用场景
IP标志 表示防护等级
防爆标志应用
正确应用方式
仪表表面 清晰易懂
注意事项
定期检查 防止遮挡
维护方法
清洁保养 替换损坏
防爆标志规范
防爆标志的规范内容及其执行标准。遵循规 范可以确保仪表防爆性能达到要求。在使用 过程中，要认真阅读防爆标志，并遵循标志 所示的规定，确保操作安全可靠。
化工行业防爆技术应用案例
化工生产设备 需求严苛
生产工艺 多样复杂
生产环境 易燃易爆
防爆电气仪表 必不可少
石油行业防爆技术应用案 例
石油行业是另一个对电气仪表防爆技术有着 严格要求的领域。由于石油工业存在着易爆 易燃的特性，各种石油钻采生产设备都需要 采用防爆电气仪表来保证生产过程的安全。 在石油行业中，电气仪表防爆技术的应用案 例非常丰富，涵盖了从勘探到生产再到运输 的全过程。
THANKS
感谢观看
提高操作便捷性和安全性
提升设备维护效率
实时监测设备状态并预防故障
绿色环保趋势
作用于电气仪表防爆技 术中
推动能源节约 减少环境污染 提高产品生命周期
未来影响和发展方向
大力发展绿色材料 提升产品可持续性 倡导绿色生产模式
国际合作与标准统一
重要性 促进技术交流与共享
降低市场准入壁垒 促进国际贸易发展
推动技术标准一体化 提高防爆产品质量
●04
第四章 电气仪表防爆技术发展趋 势
电气仪表防爆技 术创新
当前电气仪表防爆技术的创新方向包括使用更 先进的材料、采用智能化技术和提高设备自动 化水平。新技术的应用将大大提升仪表的防爆 性能，从而降低事故风险，保障生产安全。
防爆安全技术讲座+第9讲本安仪表的结构设计
“防爆安全技术”讲座ｌ第９讲本安仪表的结构设计）徐建平‘‘防爆安全技术＂讲座第９讲本安仪表的结构设计１与本安有关的元件１．１元件额定值任何与本安性能有关的元件，在正常工作和防爆等级相对应的规定的故障条件下（变压器、熔断器、热熔断器、继电器和开关等器件除外），不得在超过元件安装条件和温度范围规定的最大电流、电压和功率额定值的三分之二的情况下工作。
１．２熔断器熔断器应符合１ＥＣ６０１２７标准或其他等效标准。
用熔断器保护其他元件时，熔断器应能连续通过１．７Ｉｎ电流。
熔断器的时间一电流特性应保证不超过元件瞬态值。
当熔断器的时间一电流特性与制造厂提供的现有数据不适用时，型式试验应规定抽取１０个样品进行试验。
在危险场所设置熔断器应当浇封，并且熔断器在浇封之前应是密封的。
熔断器和熔断器夹持器的安装方式应不降低其所具有的电气间隙和爬电距离的要求。
对于用限流器件把预期电流限制到不大于熔断器额定分断能力时，其额定值须符合上述规定的要求。
且其额定参数不小于以下数据：即电流额定值，１．５×１．７Ｉｎ；电压额定值，以；功率额定值，１．５Ｘ（１．７Ｉｎ）２×限流器件的电阻值。
１．３单体电池（原电池和蓄电池ｌ和电池组为了评定和试验，电池的电压应考虑其刚完成充电瞬间所达到的最高开路电压。
表１给出了部分电池的相关电压值。
对于具有不同于表列电池的情况，可按ＧＢ３８３６．４—２０００标准规定的试验来测定最高开路电压。
对于电池短路或反向充电可能引起爆炸的电池，应确认其在实际使用中不会产生爆炸，并由制造厂出示它用于本安型电气设备或关联设备中是不会引起爆炸的证明。
《自动化仪表》第汐卷第１１期２００８年１１月徐建平（上海仪器仪表自控系统检验测试所．上海２００２３３）表ｌ电池电压１．４半导体器件在关联设备内，半导体器件应能承受由可靠串联电阻值除峰值交流电压值的电流。
但在本安设备内，由设备及其电源产生的瞬态效应可以忽略。
半导体器件可以用作并联限压器，但它应能承受在其安装处处于短路时的电流的１．５倍电流，且不发生开路。
仪表本安防爆技术及本安系统的设计
仪表本安防爆技术及本安系统的设计论文导读：因而，对于爆炸性危险场所，自动化仪表及其系统自身的电气防爆是设计人员必须关注的安全问题。
由于本质安全型(简称本安型)防爆形式与其他防爆形式相比，不仅具有结构简单，适用范围广，而且还具有易操作和维护方便等特点，因此这种通过抑制点火源能量为防爆手段的本安型防爆仪表已被制造商和用户所接受，得到了更为广阔的推广和应用。
本安系统是通过限制电气能量而实现电气防爆的电路系统，且不限制使用场所和爆炸性气体混合物的种类，具有高度的安全性、维护性和经济性。
关键词：仪表防爆，本质安全，本安系统，设计1.引言随着石油、化工等产业的飞速发展，防止事故性爆炸的发生已成为十分突出的问题，在许多化工工业过程中，需要处理一些易燃易爆的工艺介质，为确保生产现场的安全，工业过程自动化仪表正扮演着越来越重要的角色，它们除了必须实现正常的生产过程测量与控制功能外，同时还起到安全检测和联锁保护的功能。
因而，对于爆炸性危险场所，自动化仪表及其系统自身的电气防爆是设计人员必须关注的安全问题。
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对于自动化仪表，最常用的防爆形式是本安型、隔爆型和增安型。
由于本质安全型(简称本安型)防爆形式与其他防爆形式相比，不仅具有结构简单，适用范围广，而且还具有易操作和维护方便等特点，因此这种通过抑制点火源能量为防爆手段的本安型防爆仪表已被制造商和用户所接受，得到了更为广阔的推广和应用。
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2.仪表防爆原理当下列三个条件同时满足时，爆炸就会发生：a. 现场存在易爆物质，如易爆气体。
b. 现场存在氧气。
c. 现场存在引爆源，如足够能量的火花或足够高的物体表面温度。
显然，消除上述三个条件中的任何一个，就能防爆。
由于氧气无处不在，难以控制。
所以，控制易爆气体和引爆源为两个最常见的防爆原理。
而在仪表行业还有第三个原理，即控制爆炸范围。
2.1 原理一控制易爆气体人为地在危险现场营造出一个没有易爆气体的空间，将仪表安装其中，典型代表为正压型防爆方法EX p。
_防爆安全技术_讲座第8讲本安仪表设计准则
“防爆安全技术”讲座第8讲 本安仪表设计准则徐建平(上海仪器仪表自控系统检验测试所,上海 200233)1 本安仪表基本设计要求 本安仪表的设计主要包括电路和结构设计,这是实现仪表本安防爆性能不可分割的两个方面。
本安仪表应满足三个基本要求:①必须把本安与非本安电路完全、可靠地隔离。
可通过加大电气间隙和爬电距离、加强电气绝缘等方法来实现电路隔离,防止本安与非本安电路间的击穿,确保本安电路的防爆性能。
②本安电路中所有元器件或导线的最高表面温度须不大于所规定的组别温度要求,以避免热效应点燃爆炸性气体混合物。
根据热效应原理,限制元器件或导线的最高表面温度和通过限制相应故障条件下加到元件上的最大功率的办法来实现。
③电路在规定等级、级别相对应的试验条件下进行试验评定时,不得点燃相应的爆炸性气体混合物。
通过控制电路的电参数(如减小电感和电容等储能元件参数),或降低电路电流和电压,使电路达到本安防爆要求。
电路中元器件要有足够的功率,连接导线应具有足够截面,以使电路在各种故障条件下可能产生的高电压和大电流作用下不会破坏元件性能,通过元件的可靠性来保证电路的可靠性。
2 本安电路设计2.1 最小点燃曲线最小点燃曲线包括最小点燃电流曲线和最小点燃电压曲线,它们是在环境温度为-20～+40℃、大气压力≤0.1MPa(一个大气压或接近一个大气压),同时在气体最易点燃浓度下,用IEC标准火花试验装置作出的。
最小点燃曲线是设计本安电路和评定电路本安性能的主要依据之一,但这些曲线具有一定的使用局限性,在应用时应注意下列事项。
①本安设备使用环境必须满足:环境温度为-20～+40℃;环境大气压力为86～106kPa;环境空气含氧量必须<21%。
②最小点燃曲线只适用于线性电路。
③电阻性电路是指电感小于1mH的电路;电感性电路是指电感大于lmH的电路。
④电容最小点燃曲线,仅反映电容本身放电的点燃情况,并不包括电源的作用。
在进行本安电路设计时,应根据电路的实际情况,考虑到电源作用的附加影响。
防爆设计规范
2.油、水分离器等直接与空间接触的易燃液体的表面； 3.经常或长期向空间释放易燃气体或易燃液体的蒸气的自由排气孔和其它孔口。 二、第一级释放源：预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源。类似下列情况的， 可划为第一级释放源： 1.在正常运行时会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处； 2.在正常运行时，会向空间释放易燃物质，安装在贮有易燃液体的容器上的排水 系统；
放源的主要生产装置区，其爆炸危险区域的范围划分，宜符合下列规定（图 2.3.4）：
一、封闭建筑物内和在爆炸危险区域内地坪下的坑、沟划为 I 区；
二、以释放源为中心，半径为 15m，高度为 7.5m 的范围内划为 2 区，但封闭建 筑物的外墙和顶部距 2 区的界限不得小于 3m，如为无孔洞实体墙，则墙外为非 危险区；
第 2.3.2 条 确定爆炸危险区域的等级和范围宜符合第 2.3.3 条～第 2.3.17 条中典 型示例的规定，并应根据易燃物质的释放量、释放速度、沸点、温度、闪点、相 对密度、爆炸下限、障碍等条件，结合实践经验确定。但油气田及其管道工程、 石油库的爆炸危险区域范围的确定除外。
第 2.3.3 条 对于易燃物质重于空气、通风良好且为第二级释放源的主要生产装置 区、其爆炸危险区域的范围划分，宜符合下列规定（图 2.3.3－1 及图 2.3.3－2）：
一、当释放源距地坪的高度不超过 4.5m 时，以释放源为中心，半径为 4.5m，地 坪以上至封闭区底部的空间和封闭区内部的范围内划为 2 区；
二、屋顶上方百页窗边外，半径为 4.5m，百页窗顶部以上高度为 7.5m 的范围内 划为 2 区。
第 2.3.9 条 对于易燃物质轻于空气，通风不良且为第二级释放源的压缩机厂房， 其爆炸危险区域的范围划分，宜符合下列规定（图 2.3.9）：
安全仪表规定(3篇)
第1篇第一章总则第一条为保障我国工业生产安全，防止事故发生，根据《中华人民共和国安全生产法》等相关法律法规，结合我国实际情况，制定本规定。
第二条本规定适用于我国境内所有涉及工业生产的安全仪表，包括压力表、液位计、温度计、流量计、测振仪、测速仪、测氧仪、测爆仪、测尘仪、测漏仪、测辐射仪、测声仪等。
第三条安全仪表的制造、销售、安装、使用、维护、检验和报废等环节，必须遵守本规定。
第四条安全仪表的制造、销售、安装、使用、维护、检验和报废等活动，应当遵循安全、可靠、经济、合理、便捷的原则。
第二章安全仪表的制造与销售第五条安全仪表的制造单位应当具备以下条件：（一）具备独立法人资格；（二）拥有符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准的生产设备；（三）具有专业技术人员和生产人员；（四）具备完善的质量管理体系和安全生产管理制度。
第六条安全仪表的销售单位应当具备以下条件：（一）具备独立法人资格；（二）具有合法的营业执照；（三）拥有符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准的产品；（四）具备完善的服务体系。
第七条安全仪表的制造单位应当对其产品进行严格的质量检验，确保产品符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准。
第八条安全仪表的销售单位应当对其销售的产品进行严格的质量检查，确保产品符合国家规定的技术标准、质量标准、安全标准。
第三章安全仪表的安装与使用第九条安全仪表的安装应当符合以下要求：（一）安装位置应当便于观察、操作和维护；（二）安装过程中应当保证仪表的准确性、可靠性；（三）安装完毕后，应当进行试运行和调试，确保仪表正常运行。
第十条安全仪表的使用应当符合以下要求：（一）操作人员应当经过专业培训，具备相应的操作技能；（二）使用过程中应当遵守操作规程，确保仪表正常运行；（三）定期对仪表进行检查、维护和保养，确保仪表的准确性、可靠性。
第四章安全仪表的维护与检验第十一条安全仪表的维护应当包括以下内容：（一）定期清洁仪表，保持仪表的清洁和整洁；（二）定期检查仪表的部件，及时更换损坏的部件；（三）定期检查仪表的传感器、执行器等关键部件，确保其正常工作。
仪表本质安全设计规定
第二篇仪表2.1仪表系统构成1.本质安全设计过程中要优先执行有效性(可用性)服从安全性原则。
开展本质安全设计要求首先根据工艺流程本质安全特性，其次再根据上游专业的提出的功能、质量和成本要求来开展设计。
以人为本，安全第一是本质安全设计的最高目标。
生产和安全相互依存，不可分割。
2.制定系统设计方案时必须考虑工艺装置本身存在的危险隐患对人、财产和环境的影响，应根据过程对象的控制要求、装置规模、工艺流程的复杂程度、安全联锁设置的要求、同类装置的经验等因素综合考虑，确定各主要工艺流程的关键性危险源，尽量消减危险，进而设计合理的控制方案。
（石油化工安全仪表设计规范-GB_T50770-2013 ；3.2；4.2.3；5），GB/T20438-2006 IEC61508；GB/T21109-2006；IEC61511）3.设计输入条件是多方面的，上游专业条件只是设计输入的一部分，在标准规范中有明确要求但上游专业没有提出的情况下，往往会造成设计内容缺失，甚至埋下安全隐患。
本质安全设计应当把标准规范中的相关内容同样作为设计输入一并考虑，尤其是与安全相关的内容。
（钢铁冶金企业设计防火规范 GB50414-2007中，6.5.4-2（5）,6.7.2-1~5；）4.对于参与重要连锁的检测仪表，一旦因仪表失灵或发生故障会导致重大事故的，应选用较高安全度和较低故障率的仪表设备。
5.对于重要的检测参数应采取冗余或更高级的仪表系统配置方式，如采取“二取二”或“三取二”以及既有连续量检测同时也有开关量检测的配置。
检测仪表应独立设置，检测信号不应进入同一个控制模块，电缆敷设应采用不同的路径。
（石油化工安全仪表设计规范-GB_T50770-2013 6.4）例如：1）汽包液位检测采取冗余配置，信号二取一；2）透平转速检测考虑“二取二”或“三取二”配置；3）对于重要的液位连锁检测（膨胀罐、汽包等），考虑连续量检测的同时，也采用开关量检测。
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/防爆安全技术0讲座第8讲本安仪表设计准则徐建平(上海仪器仪表自控系统检验测试所,上海200233)1本安仪表基本设计要求本安仪表的设计主要包括电路和结构设计,这是实现仪表本安防爆性能不可分割的两个方面。
本安仪表应满足三个基本要求:¹必须把本安与非本安电路完全、可靠地隔离。
可通过加大电气间隙和爬电距离、加强电气绝缘等方法来实现电路隔离,防止本安与非本安电路间的击穿,确保本安电路的防爆性能。
º本安电路中所有元器件或导线的最高表面温度须不大于所规定的组别温度要求,以避免热效应点燃爆炸性气体混合物。
根据热效应原理,限制元器件或导线的最高表面温度和通过限制相应故障条件下加到元件上的最大功率的办法来实现。
»电路在规定等级、级别相对应的试验条件下进行试验评定时,不得点燃相应的爆炸性气体混合物。
通过控制电路的电参数(如减小电感和电容等储能元件参数),或降低电路电流和电压,使电路达到本安防爆要求。
电路中元器件要有足够的功率,连接导线应具有足够截面,以使电路在各种故障条件下可能产生的高电压和大电流作用下不会破坏元件性能,通过元件的可靠性来保证电路的可靠性。
2本安电路设计2.1最小点燃曲线最小点燃曲线包括最小点燃电流曲线和最小点燃电压曲线,它们是在环境温度为-20~+40e、大气压力[0.1M P a(一个大气压或接近一个大气压),同时在气体最易点燃浓度下,用I EC标准火花试验装置作出的。
最小点燃曲线是设计本安电路和评定电路本安性能的主要依据之一,但这些曲线具有一定的使用局限性,在应用时应注意下列事项。
¹本安设备使用环境必须满足:环境温度为-20~+40e;环境大气压力为86~106kPa;环境空气含氧量必须<21%。
º最小点燃曲线只适用于线性电路。
»电阻性电路是指电感小于1mH的电路;电感性电路是指电感大于lmH的电路。
¼电容最小点燃曲线,仅反映电容本身放电的点燃情况,并不包括电源的作用。
在进行本安电路设计时,应根据电路的实际情况,考虑到电源作用的附加影响。
½最小点燃曲线是反映点燃爆炸性气体混合物的临界参数。
这些参数通常不能直接使用,使用时应考虑相应的安全系数,即将查得的最小点燃电流(或电压)值除以相应的安全系数,用等式可表示为:设计最大允许电流(电压)=最小点燃电流(电压)电流(电压)安全系数(1)当安全系数施加在能量上时,则有:电流(电压)安全系数=(能量安全系数)(2)通常,电阻性和电感性电路用减小电流值作为安全系数;电容性电路用减小电压值作为安全系数。
¾镉和锌是电线或电缆防腐常用的材料。
包括电线或电缆在内的本安系统电路中将不可避免地存在镉和锌。
因此,GB3836.4-2000依据最新I EC标准取消了原GB3836.4-1983标准中给出的不含有镉、锌、镁、铝的最小点燃曲线。
2.2本安电路设计分析程序通常情况下,本安电路的设计或分析,应遵守下列程序:在元件的容差、供电电压波动、绝缘故障和元件故障等情况(即正常工作和故障状态)下,确定出最坏的实际电路参数;根据电路型式以及电气设备等级,考虑相应的安全系数以及安全系数施加规则,推导出适用于采用火花试验装置进行试验和评定的修改电路;根据最小点燃曲线,检查修改电路参数是否满足本安防爆要求。
2.3正常情况分析正常工作情况应包括:¹供电电压取制造厂设计规定值的1.1倍;º本安电气设备或关联设备的额定环境条件应取其最不利的状态,如采用晶体管作限流安全栅应考虑其在使用温度下限时的限流值作为安全栅的最大短路电流,齐纳二极管的最高齐纳电压应取其在使用温度上限时的稳压值;»在最不利的组合条件下所有元件的容差。
如在评定齐纳安全栅中,稳压管在考虑正偏差、限流电阻时,还应考虑负偏差这样的组合条件来决定安全栅的最高输出电压和最大输出电流;¼各种整定元件应处于最不利的位置;½受检本安电路的接通和断开,属于正常工作状态的一个部分,不能算作故障状态。
2.4电路故障状态分析要点本安电路故障分析应考虑:¹电路的故障分析,应当考虑到火花点燃源以及热点燃源。
其中火花点燃源包括:电容性电路的放电、电感性电路的开路、电阻性电路周期性的接通和断开、静电火花。
而热点燃源包括:小型仪表导线的发热、灼热发白的灯丝、元件的表面高温。
º电路的分析,应分别考虑正常工作、一个故障和两个故障的情况,并考虑相应的安全系数。
»电路的故障条件应选择最恶劣的情况,包括元件参数的极端情况。
¼由一个故障引起的一系列故障只能算作一个故障。
½在可靠连接和隔离不是浇封或没有涂覆绝缘清漆覆盖时,或不能保持不低于I P20等级外壳完整性,同时连接件暴露时,则用火花试验装置对这些连接和隔离电路进行接通和断开试验,应视作对正常工作状态的检验,不应算作故障。
如关联设备输出短路或接地,不应算作故障。
¾符合可靠元件或组件设计要求和具有规定的电气间隙以及爬电距离的保护性元件,应当视为不发生故障的元件。
分析故障时,不应考虑它们的故障或失效。
¿不符合本篇元件额定值所要求的元件故障,认为是非计数故障。
相反,则应认为是计数故障。
À半导体器件应考虑到短路和开路故障以及可能由其他元件故障引起的情况。
对于表面温度分组来说,应考虑可能出现最大耗散功率条件下的半导体器件的故障。
集成电路可能失效,以致使在其外部连接之间存在短路和开路的组合。
Á考虑连接线开路故障,以及由移动引起的脱落。
l u任何导线或印制电路导线,包括它的连接的开路故障应认为是一个单独计数故障。
l v对于小间隙的鉴定,要在这个小间隙可能引起的最不利条件下进行。
比规定的电气间隙和爬电距离数值的1/3还小的间隙的短路不应视为故障。
l w对于使用电池的设备,应当考虑到由于电池漏液而造成的腐蚀作用和导电通路。
l x对于仅仅有一个故障或无故障可产生的设备,只要它在一个故障或正常情况下符合标准规定的要求,就应被认为是可以接受为ia等级的设备。
l y按规定关联设备的最大输出参数对本安仪表进行的评定,应算作一个故障。
但即使是同一系统中的多个关联设备均处于各自的最大输出参数状态,最多也只能算作一个故障。
2.5本安电路设计方法通常,本安电路的设计可根据电路的特点灵活应用下列不同的技术方法,来满足本安电路设计经济、合理安全可靠的要求。
¹逐一解决法这种方法通常适用于采用单一电源的电路。
对于电路中的各储能元件及可能的发热元件可以通过分析,分别予以逐一解决。
º逐级限压/限流法这种方法通常适用于具有多个工作电源的电路。
在设计时,我们可以采取可靠的限压箝位措施,将具有不同工作电源电路的最高电压分别予以控制。
必要时,还可依据实际的电路工况,在箝位电压下采取适当的限流措施,以限制最大工作电流。
然后,再对各电路中的储能元件及可能的发热元件分析其安全性。
这种设计方法既允许电路具有较高的电容、电感,便于实现电路的基本性能,同时也允许在较低工作电压下的电路选用具有较低功率的元件,便于本安设备实现小型化。
»电路分离法这种方法通常适用于复杂电路,且各功能电路之间本身是相互隔离的情况。
尤其是对于采取逐一解决法和逐级限压/限流法都不便于实现电路本安的情况,我们可以借助于电路自身隔离的特点,按照本安设计的基本要求,通过对隔离元件的可靠设计,首先使不同功能的电路实现可靠隔离,然后依据逐一解决法和逐级限压/限流法去完成电路的本安设计。
2.6电容和电感储能的抑制抑制本安仪表电路中电容和电感元件的储能是仪表实现本安防爆的首要解决的问题。
电容和电感中的储能可用公式表示为:Wc=12CU2W L=12LI2(3)对于规定类别的爆炸性危险气体都有其最小点燃能量。
各典型气体的最小点燃能量值如表1所示。
表1各类级别爆炸性气体混合物最小点燃能量类别级别最小点燃能量W/m J Ñ甲烷0.280ÒABC0.2000.0600.019当电容或电感中的储能超过相应类别的最小点燃能量时,电路一旦发生故障,爆炸性危险气体混合物就有可能被点燃而产生爆炸。
因此,如何抑制本安电路中电容和电感的储能到安全水平是本安电路设计的关键。
从式(3)中不难看出,设计人员可通过限制元件的端电压或流过元件的电流就能有效地抑制其释放能量。
不过,对于电路中的电感元件通常也可以在电感储能元件两端可靠地并接合适的齐纳二极管、压敏电阻、二极管等分流元件以吸收电感储能。
只要并接分流元件选择恰当,电感对外电路呈现的电感作用将大大降低。
一般来说,分流元件的动态电阻越小,保护效果越好。
试验表明,并接二极管的电感元件的等效电感可减小到原电感值的1/10~1/100。
市场上的大多数本安电磁阀、电气转换器和阀门定位器等产品都是采用这一保护技术来实现本安的。
当这种保护组件使用在爆炸性危险场所时,应将元件和线圈一起浇封或其他等效措施以避免因线圈与保护元件之间断开产生火花而点燃爆炸性危险气体。
同样,对于电容储能元件,可通过并接齐纳二极管、压敏电阻、稳压管、二极管等限压元件以限制电容两端电压、或串接限流电阻来限制电容放电速率。
从而达到抑制电容储能或释放能量的目的。
两者相比,后者显得更为有效。
举例来说,对于一个原有20V电压的电容,在一定条件下电容器的电容量应限制在110L F以内,但是在相同条件下,如它与一个5.68的电阻元件可靠串联后,则电容器电容量可增加到710L F。
如果串加电阻为158则电容量可增加到50L F。
而当串接电阻为408时,电容器电容量即使为无穷大电路也将具有本安性能。
不过,当这种阻容组件在爆炸性危险场所时,应采取浇封或其它等效措施,以保证电容两端不会直接被短路。
对于采取浇封的情况,要求安装元件的印制板正反面都浇封,以确保电容与电阻间的所有裸露导体(包括铜箔)都被浇封。
要注意的是电容串接电阻后,可能其滤波效果或其他性能会受到一定的影响。
因此,在进行电路设计时,应根据电路的特点和设计性能要求合理选择设计方案。
2.7最高表面温度的控制本安仪表电路元件及导线的热表面温度是一种危险的点燃源,爆炸性危险气体与高于其自燃温度的热表面接触就可能引起爆炸。
因此,在设计本安电路时应根据要求的温度组别合理选择内部连接导线截面以及元器件额定参数,以限制最高表面温度的产生,满足仪表使用场所可能出现的危险气体的最低引燃温度高于该仪表的温度组别对应温度。
在工作实践中,逐台进行温度测量的仪表,其允许的最高表面温度不得高于电气设备温度组别中的规定值。
不是逐台进行温度测量的仪表,其允许的最高表面温度,对于T1、T2组,不得高于电气设备温度组别中的规定值减10e;对于T3、T4、T5和T6组,不得高于电气设备温度组别中的规定值减5e。