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。免费论文参考网。

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。免费论文参考网。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。

2.2 原理二控制爆炸范围

人为地将爆炸局限在一个有限的范围内，使该范围内的爆炸不至于引起更大

范围的爆炸，典型代表为隔爆型防爆方法EX d。

2.3原理三控制引爆源

人为地消除引爆源，即消除足以引爆的火花，又消除足以引爆的仪表表面温升，典型代表为本质安全（本安）防爆方法EX i。

3.仪表本安防爆技术的原理和级别

3.1 本安防爆技术原理

电火花和热效应是引起爆炸性危险气体爆炸的主要点燃源，本安就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。对于各种爆炸性危险气体，都有其最小点燃能量。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最小点燃能量时，就不会点燃相应的爆炸危险气体而产生爆炸。因此，本安防爆技术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。

3.2 本安防爆的级别

本安仪表及其关联设备，按其使用场所和相连场所的安全程度可分为ia和ib两个级别。

ia级是指在正常工作、一个计数故障和二个计数故障情况下均不能点燃爆炸性气体混合物，即ia级仪表在最大考虑二个计数故障情况下也不至于产生安全失效。

ib级是指在正常工作和一个计数故障下不能点燃爆炸性气体混合物。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ia等级的本安防爆技术。因此，本安防爆技术是一种最安全、最可靠、适用范围最广的防爆技术。

4.本安系统的设计

4.1 本安系统的构成

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。

本安防爆系统由三部分组成:现场本质安全仪表、本质安全电缆及本质安全关联设备。现场仪表包括各种安装在危险场所的一次检测仪表，以两线制变送器为代表的本质安全点电缆带有专用接地线，以耐久性的纯蓝色与其它电缆相区别;关联设备包括齐纳式安全栅、隔离式安全栅、其他形式的具有限流、限压功能的保护装置。能将窜入到现场本安设备的能量限制在安全值内，从而确保现场设备、人员和生产的安全。免费论文参考网。

4.2 本安系统的设计要求

4.2.1本安电气设备的选用原则

a. 简单设备按照《爆炸性气体环境用电气设备(GB3836-2000)》，对于电压不超过1.2V，电流超过0.1A，其功率不超过25mW的电器设备可视为简单设备，他们的典型特点是仪表设备的内部等效电感Li=0,内部等效电容Ci=0。此类设备可直接应用在现场。

b.本安电气设备。安装于危险场所的现场设备、必须明确以下问题:

①. 是否已按照GB3836-2000要求设计并已被国家防爆检验机构认可的本安电气设备。

②. 防爆标志规定的等级是否适用于使用的危险场所的安全要求。

③. 本安电路是否接地或接地部分的本安电路是否与安全栅接口部分的电路加以有效隔离。

④. 信号传输的方式及本安电气设备的最低工作电压和回路正常工作电流。

在明确以上问题的基础上，选择相对应的安全栅。

4.2.2关联设备的选用原则

a. 关联设备的防爆等级必须不低于本安现场设备的防爆标志的等级。

b. 确定关联设备的端电阻及回路电阻可以满足本安现场设备的最低工作电压。

c. 关联设备的本安端安全参数能够满足本安防爆参数条件。

d. 确定关联设备类型。

e. 根据本安现场仪表的电源极性及信号传输方式选择与之相匹配的关联设备。

4.2.3连接电缆的选用原则

用于本安系统中连接本安现场设备与安全栅的连接电缆，其分布参数在一定程度上决定了本安系统的合理性和使用范围。目前很多国内的电缆生产厂家生产专为本安系统设计的特殊电缆，选用起来比较方便。本质安全电缆是一种低电容、低电感的电缆、与其它电缆相比具有优异的屏蔽性能和抗干扰性能，适用于爆炸危险场所及其它防爆安全要求较高的场合。在使用中应注意以下几点:

a. 本安线路内的接地线与屏蔽连接线要可靠绝缘。

b. 信号回路的接地点应在控制室侧，当采用接地型热电偶和检测部分已接地的仪表时，控制室侧不再接地。

c. 屏蔽电缆的备用芯线与电缆的屏蔽层，应在同一侧接信号回路地。