本安型防爆系统与防爆认证

本安型防爆系统与防爆认证

(一)、本安防爆技术

本安防爆技术是目前唯一被标准化适合于0区的技术。对于自动化仪表，最常用的防爆形式依次是本安型、隔爆型和增安型。然而由于电子技术的飞速发展和低功耗电子器件的不断诞生，使本安防爆技术的推广和应用了更为广阔的空间。特别是由于本质安全型(也称“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，因此这种抑制点火源能量为防爆手段的本安防爆已为仪表制造商和用户接受。

1、本安防爆技术的基本原理

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。在正常工作和故障状态下当仪表可能产生的电火花或热效应的能量小于这个能量时，低度表不可能点燃爆炸性危险气体而产生爆炸。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。

2、本安防爆技术的特点

本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。通常对于氢气(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。

与其他任何防爆型式相比，采用本安防爆技术可给工业自动化仪表带来以下技术和商务上的特点。

1)、不需要设计制造工艺复杂、体积庞大且又笨重的隔爆外壳，因此，本安仪表具有结构简单、体积小、重量轻和造价的特点。据资料，建立一个本安型和隔爆型开关传输回路的费用之比约为1：4.

2)、可在带电工况下进行维护、标定和更换仪表的部分零件等。

3)、安全可靠性高。本安仪表不会因为紧固螺栓的丢失或外壳结合面锈蚀、划伤等人为原因而降低仪表的安全可靠性。

4)、由于本安防爆技术是一种“弱电”技术，因此，本安仪表的使用可以避免现场工程技术人员的触电伤亡事故的发生。

5)、适用范围广。本安技术是唯一可适用于0区危险场所的防爆系统。

6)对于象热电偶等简单设备，不需特别认证即可接入本安防爆系统。

综上所述，对于自动化仪表而言，本安防爆技术是一种比较理想的防爆技术，它也必将被广泛应用于现场总线智能化仪表及其系统的设计。

3、本质安全设备及关联设备

两种：本安电气设备和关联设备。

1)、本安电气设备

在国家标准所规定的条件下(包括正常工作和规定故障条件)，产生的任何电火花和热效应尚不能点燃规定的爆炸性气体环境的电气设备。它可用于危险场所。

它可分为一般本安电气设备和简单电气设备。

一般本安电气设备：具有储能元件，是需要防爆认证的本安电气设备，如变送器、接近开关等。

简单电气设备：根据制造商的技术条件，电气参数值均不超过1.2V，

<0.1A,<25mW，<20uJ的电气设备，它们无需防爆认证。可以自由地配置在本安回路中。如：电阻(包括可变电阻)、发光二极管、开关、热电偶、热电阻、应变仪。

2)、关联设备(安全栅)

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相连的电气设备。

安全栅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。本安系统回路的示意图如下：

4、本安电气设备的分类

1)、类别

基于国家标准GS3836.1《爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求》规定的电气设备分类原则，

本安仪表可分为两类：

I类：煤矿用本安仪表(mining industry)

Ⅱ类：工厂用本安仪表(surface industry)

Ⅱ类工厂用本安仪表，跟气体分组一样，可进一步分为A、B、C三级。

2)、级别

5、防爆标志

本安仪表的防爆标志跟其他防爆型式的防爆标志一样，它实质上是仪表所适用的爆炸性危险场所的代号。

通常一个爆炸性危险场所需用三个参量来定义。

1)、危险场所区域

反映可能出现危险气体的频率或持续时间，亦即产生爆炸的危险程度。

2)、危险性气体的种类，即气体组别考虑可能出现的危险气体的点燃能量。

3)、危险气体的引燃温度，即气体温度组别考虑可能出现的危险气体的点燃温度。

相应地，本安仪表的防爆标志也必须在“Ex”防爆标记后，依次表达出仪表可适用的区域、气体组别和温度组别三个参量

本安电气设备防爆标志

现场本安设备具有本安性能的主要参数：

最高输入电压(Ui)

施加到本质安全电路连接装置上，而不会使本质安全性能失效的最高电压(交流峰值或直流)。

最大输入电流(Ii)

施加到本质安全电路连接装置上，而不会使本质安全性能失效的最高电流(交流峰值或直流)。

最大输入功率(Pi)

当电气设备与外电源连接不使本质安全性能失效时，可能在电气设备内部消耗的本质安全电路的最大输入功率。

最大内部等效电容(Ci)

通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效内电容。

最大内部等效电感(Li)

通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效内电感。

2、连接电缆

从系统布线工程角度考虑，由于连接电缆存在分布电容和分布电感，使连接电缆成为储能元件。它们在信号传输过程不可避免地存储能量，一旦当线路出现开路或短路时，这些储能就会以电火花或热效应的形式释放出来，影响系统的本安性能。

因此既要保证连接传输电缆不会受到外界电磁场干扰影响及与其他回路混触，又要限制布线长度和感应电动势所带来的附加非本安能量，依此来确定电缆的允许分布电容和允许分布电感，世界各防爆检验机构主要采取以集中参数的方式考虑电缆分布参数的方法。

连接电缆本安性能的基本参数如下：

电缆最大允许分布电容(Ci)(Cc)=(Ck)*L 电缆最大允许分布电感(Lc) (Lc)=(Lk)*L

式中Ck--电缆单位长度分布电容; Lk--电缆单位长度分布电感; L--实际配线长度

3、关联设备-安全栅

从控制室设备配置角度考虑，该部分电气回路必须具备无论系统处于正常工作状态还中故障状态，均能够将从安全场所的非本安回路传到危险场所的本安设备的能量抑制在点火极限(最小点燃能量)以下的保护功能。

安全栅本安性能的基本参数：

最高电压(交流有效值或直流Um)

施加到关联设备非本质安全连接装置上，而不会使本质安全性能失效的最高电压。

最高输出电压(Uo)

在开路条件下，在设备连接装置施加电达到最高电压(包括Um和Ui)时，可能出现的