防爆安全柵
TAGS: 防爆安全柵 日期：2021-12-10 / 人氣： 4418
爆炸性氣體環(huán)境0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)的劃分
在網(wǎng)站上的產(chǎn)品信息上經(jīng)常看到防爆產(chǎn)品的適用環(huán)境里這樣寫的“適用于1區(qū)、2區(qū)危險場所； ⅡA 、ⅡB類爆炸性氣體環(huán)境” 其中IIA、IIB類爆炸性氣體混合物已經(jīng)介紹過了。現(xiàn)在介紹一下爆炸性氣體環(huán)境0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)的劃分。
我國對爆炸性危險場所的劃分采用與IEC等效的方法。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50058-92中規(guī)定，爆炸性氣體危險場所按其危險程度大小，劃分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)三個級別，爆炸性粉塵危險場所劃分為0區(qū)、11區(qū)兩個級別。
0區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境
1區(qū)：在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境
2區(qū)：在正常運行時不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境
10區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性粉塵環(huán)境
11區(qū)：有時會將積留下的粉塵揚起而偶然出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的環(huán)境
21區(qū)：具有閃點高于環(huán)境溫度的可燃液體，在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)的環(huán)境
22區(qū)：具有懸浮狀、堆積狀的可燃粉塵或可燃纖維，雖不可能形成爆炸混合物，但在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險的環(huán)境
23區(qū)：具有固定狀可燃物質(zhì)，在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi)危險的環(huán)境
國際上對爆炸性危險場所的劃分
國際上各主要工業(yè)國家對爆炸性危險場所的劃分，基本上可分兩種意見。
一種以IEC（國際電工委員會）為代表，包括德國、英國、意大利、日本、澳大利亞等國，對氣體劃分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)，對粉塵劃分為10區(qū)、11區(qū)。其定義與IEC基本相同（可參見我國對各區(qū)域的定義，我國等效采用IEC標(biāo)準(zhǔn)）。
另一種為美國、加拿大等北美國家的劃分，以NEC（美國國家電氣規(guī)程）的定義為代表，對氣體劃分為1區(qū)、2區(qū)（沒有0區(qū)），對粉塵也劃分為1區(qū)、2區(qū)。
兩者之間的對應(yīng)關(guān)系大致如下：
氣體：IEC0區(qū)、1區(qū)——NEC
什什么是安全柵
安全柵，（safety barrier）：接在本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間，將供給本質(zhì)安全電路的電壓電流限制在一定安全范圍內(nèi)的裝置。
安全柵原理
本質(zhì)安全，是指通過設(shè)計等方法使系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故。而安全柵是本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)中*常用的關(guān)聯(lián)設(shè)備。
安全柵是處于危險區(qū)（現(xiàn)場設(shè)備）和安全區(qū)（室內(nèi)儀表）之間的一個限制能量的電路。
安全柵主要功能2個：
1、使危險場所的本安設(shè)備能正常工作。
2、限制安全區(qū)供給危險區(qū)的電能量，使其不能產(chǎn)生足以引爆危險氣體的火花的范圍，也不能產(chǎn)生足以引爆危險氣體的儀表表面溫度的范圍。即使本安設(shè)備自身發(fā)生故障，只要安全柵工作正常，也不會產(chǎn)生任何足以引燃爆炸環(huán)境的火花或表面溫度。
因此無論安全場所的控制室設(shè)備還是危險場所的本安設(shè)備發(fā)生故障，整個系統(tǒng)在電路上都會處于本質(zhì)上的安全狀態(tài)，不會產(chǎn)生爆炸。
安全柵分類
安全柵作為安全區(qū)的非本安設(shè)備與危險區(qū)的本安設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)設(shè)備，是本安防爆系統(tǒng)中的重要組成部分，安全柵按結(jié)構(gòu)分可以分為齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。
1、齊納式安全柵
齊納式安全柵采用快速熔斷器、限流電阻和限壓齊納二極管對輸入的能量進(jìn)行限制。
齊納式安全柵工作原理簡單，價格低廉，但由于自身的缺陷，限制了應(yīng)用范圍。
2、隔離式安全柵
隔離式安全柵采用了將輸入、輸出和電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，主要有限能、隔離、信號處理三部分組成，符合本安型限制能量的要求。
與齊納式安全相比，雖然價格較貴，但性能上的優(yōu)點突出，為用戶應(yīng)用帶來更大的受益，應(yīng)用范圍廣泛。
隔離安全柵的優(yōu)點
齊納式安全柵
電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險區(qū)的能量。
1、必須有非常可靠的接地系統(tǒng)。
2、安全柵對電源影響較大，容易因電源波動而造成安全柵損壞。
3、安全柵需要吸收輸入回路的能量，容易造成輸出不穩(wěn)定。
隔離式安全柵
采用了將輸入、輸出和電源三者相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，也符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全柵相比，雖然價格較貴，但是性能上優(yōu)點突出，為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益。
1、采用了三方隔離方式，因此無需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計及現(xiàn)場施工帶來極大方便。
2、對危險區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場無需采用隔離式的儀表。
3、由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強，提高了整個系統(tǒng)可靠性。
4．具備更強的輸入信號處理能力，能夠處理模擬信號、開關(guān)量信號、通訊量信號、熱電偶信號、熱電阻信號、頻率信號等。
5、可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給使用同一信號源的兩臺設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號不互相干擾，同時提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。
安全柵的選用
安全柵的選用一般有兩種方法：一種是回路認(rèn)證，一種是參量認(rèn)證。
一、回路認(rèn)證
回路認(rèn)證就是根據(jù)現(xiàn)場危險環(huán)境使用的儀表聯(lián)合取證情況，選擇與其聯(lián)合取證的安全柵，經(jīng)過聯(lián)合取證，現(xiàn)場儀表與安全柵便固定組合構(gòu)成本安系統(tǒng)。
在實際使用過程中，這種回路認(rèn)證方式對安全柵和現(xiàn)場儀表的選擇有很大的局限性。
一個工程可能用很多儀表，它們可能沒有和同一個安全柵廠家的安全柵聯(lián)合取證，這就需要選擇多個廠家的安全柵，不同的接線，安裝、接地的要求，為安全柵的使用帶來了很多麻煩。
二、參量認(rèn)證
參量認(rèn)證方式，通過對認(rèn)證的本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備給出一組安全參數(shù)。只要本安現(xiàn)場設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的參數(shù)滿足一定的關(guān)系式，用戶就可以不經(jīng)防爆檢驗機構(gòu)的認(rèn)可而任意組合配套構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。
（1）本安現(xiàn)場設(shè)備（現(xiàn)場儀表）
①Ui：在正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的**電壓；
②Ii：在正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的**電流；
③Ci：本安現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電容；
④Li：本安現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電感；
⑤Pi：本安現(xiàn)場設(shè)備允許輸入的**功率。
（2）關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）
①Uo：**開路電壓，即在正常工作或故障條件下可能傳送到危險區(qū)的**電壓；
②Io：**短路電流，即在正常工作或故障條件下可能傳送到危險區(qū)的**電流；
③Co：關(guān)聯(lián)設(shè)備允許外接的**電容；
④Lo：關(guān)聯(lián)設(shè)備允許外接的**電感；
⑤Po：本安現(xiàn)場設(shè)備允許輸入的**功率。
（3）本安現(xiàn)場設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的連接電纜
①Cc：本安現(xiàn)場儀表與關(guān)聯(lián)設(shè)備之間連接電纜的分布電容；
②Lc：本安現(xiàn)場儀表與關(guān)聯(lián)設(shè)備之間連接電纜的分布電感；
只要本安現(xiàn)場設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的上述參數(shù)滿足下面關(guān)系式，用戶就可不經(jīng)防爆檢驗機構(gòu)的認(rèn)可而任意組合配套構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。
Ui≥Uo，Ii≥Io，Pi≥Po，Ci+Cc≤Co，L+Lc≤Lo，
結(jié)合“參量認(rèn)證”介紹安全柵的選用。
1、Ui≥Uo，Ii≥Io，Pi≥Po是指一旦本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可能輸出的**電壓、電流和功率中任一個大于上述對應(yīng)值，則本安設(shè)備就可能引爆危險氣體而不能夠正常工作，因此選用時應(yīng)逐一對比。
2、Ci+Cc≤Co，Li+Lc≤Lo說明在安全柵選用的基礎(chǔ)上除了考慮安全柵參數(shù)外，還要考慮控制電纜的選用問題。本安系統(tǒng)設(shè)計中控制電纜的選用也是一個不容忽視的問題。
應(yīng)用舉例：
本安現(xiàn)場設(shè)備的認(rèn)證參數(shù)是：
Ui=30V，Ii=110mA，Ci=0.01μF，Li=0.02mH
現(xiàn)場設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的連接電纜（假設(shè)200m），其分布電容和分布電感參數(shù)是：
Cc=0.02μF，Lc=0.038mH
選配安全柵的認(rèn)證參數(shù)【Uo=28V，Io=93m A，Co=0.083μF，Lo=4.2mH】看是否滿足要求。
計算如下：
Uo=28V≤Ui=30V，
Io=93mA≤Ii=110mA，
Co=0.083μF≥Ci+Cc=0.01+0.02=0.03μF，
Lo=4.2mH≥Li+Lc=0.02+0.038=0.058mH。
滿足要求。
安全柵是一種安裝在安全場所的本質(zhì)安全型防爆儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，合理選用安全柵可以在本安防爆系統(tǒng)的本安儀表發(fā)生故障時，將串入到故障儀表的能量限制在安全值以內(nèi)，從而確保現(xiàn)場設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。因此合理選用安全柵是本安回路能夠正常運行的首要條件，必須基于有關(guān)的本質(zhì)安全原理及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
爆炸性氣體(蒸氣)混合物的分類
爆炸性氣體(蒸氣)混合物的分類
分組1. 爆炸性氣體(蒸氣)混合物分類:
中國: Ⅰ類(甲烷)、Ⅱ類(爆炸性氣體混合物)、Ⅲ類(爆炸性粉塵和纖維)
北美: ClassⅠ(爆炸性氣體);ClassⅡ(爆炸性粉塵);ClassⅢ(纖維)
對隔爆型及本質(zhì)安全型電氣設(shè)備又分成ⅡA、ⅡB、ⅡC類三種。
2. 爆炸性氣體(蒸氣)混合物分級:
爆炸性氣體(蒸氣)混合物分級我國和IEC一樣,與北美不同,見下表:
3.爆炸性氣體分組總匯
4. 爆炸性氣體(蒸氣)環(huán)境的分區(qū)
世界各國對危險場所區(qū)域劃分不同,但大致分為兩大派系:我國和大多數(shù)歐洲國家采用國際電工委員會(IEC)的劃分方法,而以美國和加拿大為主要代表的其他國家則采用北美劃分方法。
我國對爆炸性危險場所劃分的依據(jù):
GB3836.14-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第14部分危險場所分類》
GB50058-1992 《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》
根據(jù)爆炸性氣體(蒸氣)環(huán)境出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間把危險場所分為以下區(qū)域。
0區(qū):爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長時間存在的場所。
1區(qū):在正常運行時,可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所。
2區(qū):在正常運行時,不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境,如果出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并且僅是短時間存在的場所。
另外,按英國專家R.H卡恩迪根據(jù)持續(xù)時間的概念論述:
0區(qū):每年至少出現(xiàn)1000h;
1區(qū):每年在10—1000h;
2區(qū):每年在10h以下。
防爆電器產(chǎn)品的分類
1.按使用場所不同分為：
Ⅰ類:煤礦用防爆電器；
Ⅱ類:工廠用防爆電器；
2.按用途不同分為：
燈具:有內(nèi)裝燈泡、燈管及LED三種；
電器:操作柱、開關(guān)、按鈕、配電箱、起動器、控制柜；
管件:接線盒(箱)、穿線盒、活接頭、撓性連接管；
儀表:安全柵、電表、電話機；
其它類:電鈴、風(fēng)機、風(fēng)扇、變壓器、插銷、鎮(zhèn)流器、加熱器、空調(diào)；
3.按**試驗安全間隙和*小點燃電流比例不同,Ⅱ類防爆電器又可分為:
ⅡA類防爆電器；
ⅡB類防爆電器；
ⅡC類防爆電器；
防爆級別:ⅡC>ⅡB>ⅡA
本質(zhì)安全型及隔爆型防爆電氣設(shè)備有ⅡA、ⅡB、ⅡC 分級外,其它類型無級別規(guī)定。
4.按防爆類型分為:
隔爆型(d);增安型(e);正壓型(P);充砂型(q);充油型(O);本質(zhì)安全型(i);無火花型(n);氣密型(h);澆封型(m);特殊型(s);粉塵防爆型(DIP);復(fù)合型(ed);
5. 按危險環(huán)境的區(qū)域選用防爆電氣設(shè)備類型
0區(qū):ia、S；
1區(qū):ia、ib、d、e(部分)、m、p、O、q；
2區(qū):ia、ib、d、e、m、p、O、q、n；
符號含義:ia、ib-本質(zhì)安全型;d-隔爆型;e-增安型;m-澆封型;p-正壓型;O-充油型;q-充沙型;n-無火花型;S-特殊型。
S型防爆電氣設(shè)備是指不符合上述防爆型式標(biāo)準(zhǔn)的電氣設(shè)備,但經(jīng)檢驗單位認(rèn)可。一般由檢驗單位確認(rèn)使用的危險區(qū)域。
1區(qū)環(huán)境使用的e型防爆電氣設(shè)備僅限于接線盒(箱)、三相鼠籠式異步電動機、單插腳熒光燈產(chǎn)品。
作者：admin
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