《仪表本安防爆技术》PPT课件
仪表本安防爆技术
仪表本安防爆技术班级：测控3班学号：0803020326姓名：刘治德安全栅介绍1.本安型安全栅介绍本安型安全栅应用在本安防爆系统的设计中，它是安装于安全场所并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，从而防止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设备[见术语解释]，是本安系统的重要组成部分。
由于安全栅被设计为介于现场设备与控制室设备之间的一个限制能量的接口，因此无论控制室设备处于正常或故障状态，安全栅都能确保通过它传送给现场设备的能量是本质安全的。
中国国家仪器仪表防爆安全监督站是中华人民共和国地区监督生产安全防爆产品的权威机构，对本安型安全栅产品有着严格、科学、详细的规定，只有通过该监督站认证的企业及其所开发生产的产品才具备符合标准的安全性能，否则可能会给使用方的设备、人员和生产造成无可估量的损害。
2.术语解释关联设备 :一种安装在安全场所，本安电气设备与非本安电气设备之间的相连的电气设备。
安装位置 :安全栅安装于安全场所，接收来自危险区的信号,输出安全信号到安全区或危险区.安全栅的结构形式 :常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式.3.齐纳式安全栅结构原理:电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量。
它的原理简单、电路实现容易，价格低廉，但因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，并限制了其应用范围，其原因如下：1)、安装位置必须有非常可靠的接地系统，并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω，否则便失去防爆安全保护性能，显然这样的要求是十分苛刻并在实际工程应用中难以保证。
2)、要求来自危险区的现场仪表必须是隔离型，否则通过齐纳式安全栅的接地端子与大地相接后信号无法正确传送，并且由于信号接地，直接降低信号抗干扰能力，影响系统稳定性。
3)、齐纳式安全栅对电源影响较大，同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏。
仪表防护等级和防爆等级的划分ppt课件
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1
一、仪器仪表防护等级
在确定仪器仪表众多标准时我们常常遇到防护等级IP这一 标准，那么何为防护等级以及它后面的数字代表什么呢？
防护等级系统IP（INTERNATIONAL PROTECTION）是 由IEC组织起草和制定的。
该系统将仪器仪表依其防尘、防湿气等特性加以分级。IP 防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示仪器仪表 和电器离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示仪器 仪表和电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表 示其防护等级越高。
在最高允许电压范围内本安端短路时
*8226; 安全栅允许分布电容： Ca 允许外接电容
保证本质安全性能情况下本安端最大
*8226; 安全栅允许分布电感： La 许外接电感
保证本质安全性能情况下本安端最大允
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防爆标志格式说明：
将工厂或矿区的爆炸危险介质，按其引燃能量，
最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时
所1区 2 区：Div.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 , 偶尔或短时间出现的场所
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10 区 Div.1：粉尘或纤维(CLASS Ⅱ/Ⅲ） 在正常情况 下 , 爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物可能连续 , 短 时间频繁地出现或长时间存在的场所
气体类别 ⅡC
被允许涉及ⅡC 类爆炸性气体
温度组别 T6
仪表表面温度不超过 85℃
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Ex(ia)ⅡC 的含义
标志内容 符号
含义
防爆声明 Ex 符合欧洲防爆标准
防爆方式 ia 在0区
防爆仪表-基础知识PPT课件
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（6）电气设备 系一切利用电能的设备的整体或部分，
如发电、输电、配电、储电、电测、调节、 变流、用电设备和通信工程设备等。
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（7）防爆电气设备 在爆炸性环境中使用的电气设备。（爆
炸性气体环境、爆炸性粉尘环境）
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（8）防爆型式 为防止电气设备引起周围爆炸性气体
（或粉尘）环境而采取的特定措施。
特定措施：电气设备结构设计、电路 设计和电参数设计计算等。
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二、爆炸性气体环境 危险区域划分
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1、爆炸性物质分类
（1）我国将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。 对于石油化工企业，爆炸物质主要是 Ⅱ类和Ⅲ类。
焦炉煤气
二硫化碳
硝酸乙酯
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3、爆炸危险区域划分
（1）爆炸性气体环境危险区域划分依据
我国对爆炸性危险场所（气体/蒸汽）划分的依据是：
• GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第14部分
危险场所分类》
• GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计
规范》 上述标准中规定，爆炸性危险区域主要以爆炸性危险物质
危险场所自控系统的防爆Hale Waihona Puke 术辽阳石化公司仪表厂 雷军
2010.5
1
一、爆炸基本条件 和防爆基本方法
2
1、产生爆炸的基本条件
产生爆炸的基本条件，即爆炸三角形 原理：
① 可燃物质——爆炸性物质 ② 氧化剂——空气（氧气） ③ 热能——点火源（如电火花、炽 热表面）
三者缺一不可
3
防爆知识介绍PPT课件
仪表防爆标志解析
防爆标志的组成包括
1、仪表可使用的区域 2、仪表采用的保护方式 3、仪表可使用的气体环境组别 4、仪表的最高表面温度
1、仪表使用危险区域的含义与划分
危险场所区域的含义： 对该地区实际存在危险可能性的量度，由此规定其可适用的防爆型式。 危险区域的划分
Zone 0 连续及长时间存在，危险性＞1000小时/年； Zone 1 断续的存在，危险性10～1000小时/年； Zone 2 断续的存在，危险性0.1～10小时/年；
简单举例说明区域划分
装有半瓶汽油的瓶子 瓶中上半部分为Zone 0区； 距离瓶口（释放源）较近，汽油 分子浓度大的地方为Zone 1区； 在Zone 1区以外，距离瓶口（释 放源）较远，汽油分子浓度小的 地方为Zone 2区，
2、采用的保护方式
机械部分
防护外壳的设计 电器部分 限制能量，无火花
3、气体环境组别
Group Ⅰ 矿井下 Group Ⅱ 矿井外，货运，工厂等 根据可能引爆的最小火花能力区分危险等级 Group ⅡC – 最易点燃 乙炔，氢气 Group ⅡB – 易点燃 乙烯，甲醛等 Group ⅡA – 不易点燃 氨，丙烷
4、仪表最高表面温度组别
温度过高也可能引起爆炸； 引燃温度分为T1 ～ T6六个组别； T表明为温度，如乙炔是T2,丙烷是T1；
需要客户提供的数据
安装时的注意事项
防爆型氧量分析仪0CM6000Ex安装时必须严格按照“中 华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程”的规定进行。 安装时严格核对Ex字样及铭牌上的内容。 安装时确保分析仪良好接地。 系统安装后必须严格检查，旋紧装好防拆螺丝。 现场严禁带电开盖检修。 变送器与探头部分专用电缆通过隔爆电缆引入装置可靠连 接。
防爆仪表基础知识PPT54页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
防爆仪表基础知识
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
仪表本安防爆技术及其在化工现场的应用
仪表本安防爆技术及其在化工现场的应用1引言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。
为确保人员生命和生产装置的财产安全，防爆技术已经应用于各个行业及相关专业，形成一系列的行业、国家和国际标准，并随着工业的发展而发展。
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。
由于电子技术的飞速发展和低功耗电子器件的不断诞生，本安防爆技术的得到了更为广阔的推广和应用。
特别是由于本质安全型(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接受。
2本质安全防爆技术的原理与特点2.1本质安全防爆技术的原理本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。
例如对于氢气(ⅡC)环境，必须将电路功率限制在1.3W左右。
由此可见，本安技术能很好的适用于工业自动化仪表。
针对电火花和热效应是引起爆炸性危险气体爆炸的主要引爆源，本质安全技术通过限制电火花和热效应这两个可能的引爆源来实现防爆。
在正常工作和故障状态下，当仪表产生的电火花或热效应的能量小于一定程度时，低度表不可能点燃爆炸性危险气体而产生爆炸。
它实际上是一种低功率设计技术。
原理是从限制能量入手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证仪表在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。
通常对于氢气环境，也就是危险程度最高、最易爆的环境，必须将功率限制在1.3W以下。
国际电工委员会(IEC)规定，在危险程度最高的危险场所0区，只能采用Exia 等级的本安防爆技术。
因此，本质安全防爆技术是一种最安全、最可靠、适用范围最广的防爆技术。
本质安全型仪表设备按安全程度和使用场所不同，可分为Exia和Exib。
Exia的防爆级别高于Exib。
Exia级本质安全仪表在正常工作状态下以及电路中存在两起故障时，电路元件不会发生燃爆。
防爆技术基础知识讲座幻灯片PPT
热烈祝贺《石油化工自动化》创刊四十周年! By Prof. Xu Jianping, NEPSI, Shanghai, China
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、
浇封、正压等） 在特定的条件下，提高电气安全措施的原理（增安）
热烈祝贺《石油化工自动化》创刊四十周年! By Prof. Xu Jianping, NEPSI, Shanghai, China
电气设备的防爆型式
电气设备的防爆措施都是基于设法排除爆炸三角形中一个或多个要素，使 产生爆炸的危险减少到一个可以接受的程度。
我国接受的防爆型式
序号 防爆形式 代号 国家标准
技术措施
1 隔爆型
d
2 增安型
e
3 本质安全性 ia/ib
4 正压型
p
5 充油型
o
6 充砂型
q
7
n型
n
8 浇封型
m
9 粉尘防爆型 DIP
NEC505
0 区(气体) 20 区(粉尘)
0 区(气体) 20 区(粉尘)
1 区(气体) 21 区(粉尘)
1 区(气体) 21 区(粉尘)
2 区(气体) 22 区(粉尘)
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)
代表性气体
仪表本安防爆技术及其在化工现场的应用
仪表本安防爆技术及其在化工现场的应用1 引言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。
为确保人员生命和生产装置的财产安全，防爆技术已经应用于各个行业及相关专业，形成一系列的行业、国家和国际标准，并随着工业的发展而发展。
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。
由于电子技术的飞速发展和低功耗电子器件的不断诞生，本安防爆技术的得到了更为广阔的推广和应用。
特别是由于本质安全型（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接受。
2 本质安全防爆技术的原理与特点2.1本质安全防爆技术的原理本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。
例如对于氢气（n C）环境，必须将电路功率限制在1.3W左右。
由此可见，本安技术能很好的适用于工业自动化仪表。
针对电火花和热效应是引起爆炸性危险气体爆炸的主要引爆源，本质安全技术通过限制电火花和热效应这两个可能的引爆源来实现防爆。
在正常工作和故障状态下，当仪表产生的电火花或热效应的能量小于一定程度时，低度表不可能点燃爆炸性危险气体而产生爆炸。
它实际上是一种低功率设计技术。
原理是从限制能量入手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证仪表在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。
通常对于氢气环境，也就是危险程度最高、最易爆的环境，必须将功率限制在 1.3W 以下。
国际电工委员会(IEC)规定，在危险程度最高的危险场所0区，只能采用Exia 等级的本安防爆技术。
因此，本质安全防爆技术是一种最安全、最可靠、适用范围最广的防爆技术。
本质安全型仪表设备按安全程度和使用场所不同，可分为Exia和Exib。
Exia的防爆级别高于Exib。
Exia 级本质安全仪表在正常工作状态下以及电路中存在两起故障时，电路元件不会发生燃爆。
仪表的本安回路PPT课件
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1
• 入厂三级安全教育中提到了我厂的特点中 包括：易燃、易爆。
• 我们仪表公司所管辖的仪表大部分带有电 源。
• 当电路由于某种原因，产生放电时，会有 电火花，发热、发光的现象。
• 如果周围有危险气体、且在爆炸极限之内，
会不会产生爆炸和燃烧？
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2
• 这里我们探究仪表如何做到防爆的。
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隔离式安全栅应用的优点
• 6、隔离式安全栅有较强的信号处理能力。如开关 量输入状态控制、mV、Pt100变为4～20mA等等。 这样给现场仪表和控制系统的应用提供了更大的 方便、合理和有效。
• 7、当用户同时应用DCS和ESD时，选用一进二 出的安全栅，可以有效地将两个系统隔离开来， 避免系统之间互相影响。
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3. 气体组别
• 气体组别 最大试验安全间隙 MESG (mm)
IIA
MESG≥0.9
IIB
0.9＞MESG＞0.5
IIC
0.5≥MESG
最小点燃电流比 MICR
MICR＞0.8 0.8≥MICR≥0.45
0.45＞MICR
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4. 温度组别
• 爆炸性气体混合物的引燃温度是能被点燃 的温度极限值。
本安电路的定义
即使线路发生短路或电火花，也不足 以点燃周围的易燃易爆气体，这样的电路 称为本质安全电路，简称本安电路。
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本质安全电气设备防爆基本原理
本安防爆技术的基本原理是从限制能
量入手，可靠地将电路中的电压和电流限 制在一个允许的范围内，以保证电气设备 在正常工作或发生短接和元器件损坏等故 障情况下产生的电火花和热效应不致于引 起其周围可能存在的危险气体的爆炸。
仪表防护等级和防爆等级的划分ppt课件
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7
爆炸必须具备的三个条件：
1 ）爆炸性物质：能与氧气（空气）反应的物质， 包括气体、液体和固体。（气体：氢气，乙炔， 甲烷等；液体：酒精，汽油；固体：粉尘，纤维 粉尘等。） 2 ）氧气：空气。 3 ）点燃源：包括明火、电气火花、机械火花、 静电火花、高温、化学反应、光能等。
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防爆术语： 有关防爆术语及标准
安全栅安全参数定义：
*8226; 安全栅最高允许电压： Um 保证安全栅本安端的本安性能，允许非本 安端可能输入的最高电压
*8226; 安全栅最高开路电压： Uoc 电压最大值
在最高允许电压范围内本安端开路时
*8226; 安全栅最大短路电流： Isc 的电流最大值
为8-表示防止沉没时水的侵入，仪器仪表和电器无限期的 沉没在一定标准的水压下，能确保仪器仪表不因进水而造 成损坏。
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二、防爆等级的划分标准
防爆等级的划分标准，此文包含了防爆的概念、防爆的标 准、防爆区域的划分、防爆标志的含义以及一些防爆术语、 防爆的基本原理、爆炸的概念。
爆炸是物质从一种状态，经过物理或化学变化，突然变成 另一种状态，并放出巨大的能量。急剧速度释放的能量， 将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。
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为什么要防爆 ?
易爆物质 : 很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿 井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质；化学工业 中，约有 80% 以上的生产车间区域存在爆炸性物质。
氧气 : 空气中的氧气是无处不在的。
点燃源 : 在生产过程中大量使用电气仪表，各种磨擦的电 火花 , 机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免，尤其 当仪表、电气发生故障时。 客观上很多工业现场满足爆 炸条件。
防爆仪表安装检修PPT课件
③ 电气设备的电缆或导管引入装置未使用的通孔 应用适合于隔爆型式的堵塞元件进行封堵，除本 质安全型设备外，应采用仅能用工具拆开的堵塞 元件。
④ 隔爆面紧固件应设弹垫，并充分拧紧，应防止 水进入结合间隙。
• 隔离密封盒内充填粉剂密封填料（对于隔 爆型来讲），其填充宽度应大于钢管内径 ，最小应大于16mm。当钢管中含有三根以 上绝缘导线时，其绝缘导线总截面积不得 超过钢管截面积的40%。
D、电缆敷设
a、电缆的绝缘护套应具有阻燃、防化学腐 蚀的性能。
b、电缆的的外径应与电气设备引入装置的 密封圈内孔相适应，并应满足相应的防爆 要求。
2）维护和检修操作规范
① 严格执行安全生产作业规定，进入现场应严 格消除静电；
② 作业时，应确认现场无可燃性物质泄露，可 燃性气体浓度应在安全下线以下。
③ 检修工具应使用防爆工具，测试仪器尽量采 用符合危险场所的防爆型。
防爆仪表应用技术
2009年3月
防爆仪表选型、安装、检修、维护技术
一、防爆电气设备选型
1、选型依据 ① GB3836.15-2000 《爆炸性气体环境用电 气设备 危险场所电气安装》规定； ② GB12476.2-2006 《可燃性粉尘环境用电 气设备 第2节：电气设备的选择、安装和维 护》规定。
2、选型原则
• 企业应有健全的安全维修管理制度； • 检修人员应进行防爆专业技术的严格培训
后方可从事。
• 在检修过程中若遇到结构复杂的设备时， 应制定出检修方案，并咨询检验机构确认 后，再进行。
•
对于设备改造，应对改造后的设备由
精品课件-电气仪表防爆技术
另外，电气设备外接地连接件应能至少与截面积4mm2的接地线有效连接。
隔爆型电气设备(d)
隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，防爆标志为 “d”。隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力，并能阻止爆炸火焰向 周围环境传播的防爆外壳。
爆炸性气体/蒸气危险环境区域的划分是依据释放源的性质来 确定的。
原则上，在没有任何外界条件影响的情况下，连续级释放源周 围形成0区；第一级释放源周围形成1区；第二级释放源周围形成 2 区。
通风，即空气流动，使新鲜的空气置换释放源周围的大气以促 进可燃性气体逸散。通风速率适当，也能避免爆炸性气体环境的持 久性，影响区域类型。
第二级释放源: 在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是偶尔和短时
释放的释放源。 例如：法兰、管接头、连接件；在正常运行时不可能出现释放
的泵、压缩机和阀门的密封件处、安全阀、排气孔。
多级释放源: 由上述两种或多种级别组成的释放源。按连续级或第一级释放
源来划分。
防爆电气设备的通用技术要求
GB3836.1-2000 《 爆炸性气体环境用电气设备 第 1部分：通用要求》所规定的是各种防爆结构类型电气设 备所共同需要遵守的技术指标。这些技术条款约束着它 们共性的潜在危险。
电气仪表防爆技术
近年来，随着党和国家政府对安全生产管理的进一步深入，石油、 海洋石油、石油化工和化学工业等行业在争创效益的同时，以人为本、 安全生产的意识正在逐步提高。因此，爆炸危险场所的电气设备、仪器 仪表和照明设备（简称电气设备）等在采购、设计、安装、使用和维修 后的防爆安全性能已经越来越得到这些行业的重视。
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检测端安全栅是一个传递系数为1的传送器， 电源、变压器、控制室仪表之间用磁耦合，电路上 是隔离的。简化原理图如图所示。
＋
＋
＋ ＋
（1）电源变压器 DC / AC：VT1、VT2， VD1～ VD4 及变压器T1构成磁 耦合自激多谐振荡器。
（2）连接电缆
• 表征电缆本安性能的参数包括：电缆最大允许分布电
容Cc、电缆最大允许分布电感Lc。
（3）关联设备
• 表征关联设备本安性能的基本参数包括：关联设备 在故障状态下的最高开路电压Us、最大短路电流Is、 最大功率Ps、允许的最大外部电容Cs和最大外部电 感Ls。
2.本安防爆系统设计的基本要求
R6 R6 )
0.54mA VT3饱和
Vce3≈0变送器出现过电流
VR6> 0.6V
VT3导通，分流
VT4退饱和
Vce4↑ —限流
（3）调制解调电路
解调： T2副边1：1耦合
-
＋
-
复合管VT7~VT10整流
＋
调制： VD13、VD14交替工作送往变送 器的DC4～20mA 交替通过T2原边
就开始考虑防爆，把电路在短路、开路及误操作等各 种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火 能量之下，则此仪表称为安全火花防爆仪表。
安全火花防爆仪表只能保证本仪表内部不发生危 险火花，对其它仪表通过信号线传入的能量是否安全 则无法保证。如果在与其它仪表的电路连线之间设置 安全栅，防止危险能量进入，则完全做到了安全火花 防爆。
2.危险场所防爆技术 我国对电气设备的防爆型式划分为以下八种:
电气设备防爆形式 隔爆型 增安型 本质安全型 正压型 充油型 充砂型 无火花型 浇封型
代号 d e
ia，ib p o q n m
技术措施 隔离存在的点火源 设法防止点火源 限制点火源的能量 把危险物质与点火源隔开 把危险物质与点火源隔开 把危险物质与点火源隔开 设法防止产生点火源 设法防止产生点火源
• （1）现场本安仪表的防爆标志级别不能高于关联设备 （安全栅）的防爆标志级别。
• （2）关联设备与现场本安仪表之间必须同时满足以下关 系：
• （3）连接电缆Us长 度Ua的, Is分布Ia参, Ps数必Pa须同时满足以下关系：
Cc Cs Ca , Lc Ls La
5.4.2现场总线本安防爆技术 • 1.本安现场总线系统
• 本质安全是通过限制电火花和热效应两个可能的点燃源的能量来实现的。
本安型防爆仪表必须限制能量，措施： （1）在电路设计上，对处于危险场所的回路，选择适当 的R、L、C，借以限制火花能量，使其只产生安全火花； 同时，在较大R、L、C回路中并联二极管以消除不安全火 花； （2）在仪表品种中增加安全单元——安全栅，从而对安 全场所的高能量进行限制和隔离，使其不会窜到危险场所。
• 防爆标志Exd II BT3
表示隔爆型设备适用于气体组别不高于II类B级，气体引燃温度不低于T3 （200℃）的危险场所
不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同: ★煤矿井下用电气设备属Ⅰ类设备； ★有爆炸性气体的工厂用电气设备属Ⅱ类设备； ★有爆炸性粉尘的工厂用电气设备属Ⅲ类设备。
电路电压限制在30VDC时，各种爆炸性混合物按最 小引爆电流分为三级。
构成安全火花防爆系统的二要素： ① 在危险现场使用的仪表必须是安全火花防 爆仪表（本安仪表）。 ② 现场仪表与危险场所之间的电路连接必须 经过安全栅（防爆栅）。
1.本安防爆系统组成
• 现场本安仪表（如变送器、执行器） • 连线电缆 • 关联设备，常采用安全栅
（1）现场本安仪表
表征仪表本安性能的参数主要包括：本安仪表在故障状态 下的最高输入电压Ua、最大输入电流Ia、最大输入功率Pa； 本安仪表的最大内部等效电容Ca、最大内部等效电感La等。
终端器本质上是一个阻容元件
在其设计中主要考虑：在电容器短路故障时，电阻会直接 并接在总线上，导致通信故障，同时关联设备的全部输出 功率会施加在该电阻上，使电阻的表面温度升高，甚至超 过相应的温度组别要求。一般情况下，温度组别设计为T4。
参数 设备防爆标志 最高开路电压/输入电压 最大短路电流/输入电流 最大输出功率/输入功率 最大内部电容 最大内部电感
第五章 仪表防爆安全技术
5.1 防爆基础理论
在石油、化工、煤炭等生产企业中，某些生产场 所存在着易燃易爆的气体、蒸气或固体粉尘，它 们与空气混合成为具有火灾或爆炸危险的混合物 (爆炸性混合物)，使其周围空间成为具有不同程 度爆炸危险的场所(爆炸性环境)。
安装在这些场所的检测仪表和执行器如果产生的 火花或热效应能量能点燃危险混合物，就会引起 火灾或爆炸。因此，用于危险场所的控制仪表必 须具有防爆性能。
1.爆炸性物质分类
在我国，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； III类：爆炸性粉尘和纤维。
II类爆炸性气体分级 :
a.爆炸性气体分组
气体名称 IEC标准 北美标准 点燃特性
甲烷
丙烷
I
II A
D 难
乙烯
氢气
乙炔
II B
II C
C
B
A
易
温度组别
引燃温度t （℃）
点燃特性
表4-1 爆炸性混合物的最小引爆电流
级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
最小引爆电流（mA） i＞120
70＜i＜120 i≤70
爆炸性混合物种类 甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳 乙烯、乙醚、丙烯晴等 氢、乙炔、二硫化碳、市用煤气、水煤气、焦炉煤气等
5.2 本质安全防爆技术
1. 本安防爆技术的基本原理
危险场所 安全场所 I/f转换
电压电流 限制回路
光电隔离
f/I转换 4~20mA.DC
• 它由光耦合器件、I/f转换器、f/I转换器和限流、 限压电路组成
◆ 变压器隔离式安全栅
24V.DC
限 一次 能
器
二次
• 危险侧与安全侧的一切联系都通过电磁转换方式进行
☆ 隔离式安全栅
用变压器作为隔离元件，分别将输入、输出和电 源进行隔离，可以对二线制变送器进行隔离供电。因 而分检测端安全栅和执行端安全栅。
• 2. 本安仪表的分类
（1）根据国家标准GB3836.1，本安仪表可以分为两类： I类：煤矿用本安仪表； II类：工厂用本安仪表。
（2）按本安仪表及关联设备使用场所的安全程度可分为ia 和ib两个级别。
ia级仪表：在最大考虑两个计数故障情况下不会产生 安全失效。
ib级仪表：仅考虑仪表产生一个故障时不会产生安全 失效。 （3）本安仪表的温度组别是允许仪表可能产生的最高表 面温度，它不能高于危险气体自燃温度最小值，也被划分 为T1～T6六个组别。
关联设备 Ex ia IIC
24V 250mA 1.2W
-
本安设备 Ex ia IIC T4
24V 250mA 1.2W <5μF <20μH
终端器 Ex ia IIC T4
24V 250mA 1.2W
-
感谢下 载
适用区域 1区 1区
0区，1区 1区 1区 1区 2区 1区
（1）隔爆型仪表具有防爆外壳，仪表的电路和接线 端子全部位于防爆壳内。
▲ 在非通电运行情况下进行开壳检修或调整.
（2）本安型仪表的全部电路均为本质安全电路
▲安全可靠性高，可在带电工况下进行维护和调整.
• 电气设备的防爆等级按照“Ex”、防爆型式、气体级别和温度组别的顺序 进行标记 .
Hr
U1
RL 1~5V
危险场所
安全场所
安全栅 Rs
R—限流电阻 FU1、FU2—快速熔断器 Hr—氩放电管 VS1、VS2—齐纳二极管
用 二 极 管 VD1、 VD2进 行 限 压 ， 用 电 阻 R1、 R2及熔断丝F进行限流。
存在的问题： R1、R2对仪表正常的工作仍有影响，阻值过大 影响仪表的恒流特性，过小起不到限流作用。
5.3安全栅
安全栅（又称防爆栅）是传递正常信号，是防止 危险电能从控制系统信号线进入现场仪表的安全 保护器。
◆ 电阻式安全栅 在信号通路上串联一定电阻，起限流作用。其缺 点是正常信号也衰减，且防爆定额低。
如热电偶 温度变送器的 输入端
◆ 齐纳式安全栅
变送器
R FU1
UN VS1 VS2
FU2
E=24V.DC
经本安认证 的终端器
危险场所
关联 设备
终端器
经本安认证的 总线供电设备
经本安认证的 独立供电设备
安全场所
任何总线设 现场总线供电
备
电源
（1）关联设备
采用隔离式安全栅
（2）本安现场仪表
本安现场仪表设计的关键在于降低每台设备工作所需的 工作电压和电流。目前，一般控制在I<20mA、U<32V。
（3）终端器
工作原理 正常时VT1饱和导通 VR1 = 0.1～ 0.5V VT2不通 过流时VR 1 > 0.6V VT2导通，分流VT3的电流
VT1退饱和 Vce1↑呈现较高的电阻 过压时VD1 ~ VD4中至少有一个被击穿，限压并接地
❖ 要求 快速熔 断丝熔 断时间
<1mS
◆光电隔离式安全栅
两线制 变送器
有两点以上接地，会造成信号通过大地短路或 形成干扰（除安全栅接地外，相连仪表也有接地）
改进后的齐纳式安全栅
（1）用晶体管限流电路取代固定电阻。VT3工作 于零偏压，作为恒流源向VT1提供足够的基极电流， 保证信号在4～20mA范围内VT1处于饱和状态。
（2）由VD1~VD4和F1 ~ F’2组成限压电路。背靠背 的齐纳管中点接地，改直接接地为保护时接地。