SOLDO SF系列本安防爆與安全柵控制原理

一、SLDO本安防爆技術(shù)的基本原理

電氣設(shè)備中，電火花和熱效應(yīng)是引起爆炸性危險(xiǎn)氣體爆炸的主要點(diǎn)燃源。SOLDO本質(zhì)安全就是通過限制電火花和熱效應(yīng)兩個(gè)可能的引爆源的能量來實(shí)現(xiàn)的。在正常工作和故障狀態(tài)下當(dāng)電氣設(shè)備可能產(chǎn)生的電火花或者熱效應(yīng)的能量低于現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)氣體的引爆能量時(shí)，電氣設(shè)備不可能點(diǎn)燃爆炸性氣體而爆炸。原理從限制能量入手，可靠地將電路中的電壓和電流限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，以保證電氣設(shè)備在正常工作或者發(fā)生短路和元器件損壞等故障情況下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)不致于引起其周圍可能存在的危險(xiǎn)氣體的爆炸。

二、SOLDO本安防爆技術(shù)的特點(diǎn)

SOLDO本安防爆技術(shù)實(shí)際上是一種低功率的設(shè)計(jì)技術(shù)，很好的適用于工業(yè)自動(dòng)化儀表的設(shè)計(jì)。與其他防爆型式相比，采用SOLDO本安防爆技術(shù)的電氣設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

1. SOLDO本安電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕；

2. 可帶電安裝與維護(hù)；

3. 安全可靠性高。不會(huì)因?yàn)橥饨Y(jié)構(gòu)件損壞等原因降低電氣設(shè)備的安全可靠性；

4. 適用范圍廣。是可適用于0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所的防爆技術(shù)。

三、SOLDO本安設(shè)備及關(guān)聯(lián)設(shè)備

1）本安電氣設(shè)備

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的條件下，產(chǎn)生的任何電火花和熱效應(yīng)都不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電氣設(shè)備。它可用于危險(xiǎn)場(chǎng)所。

它可分為一般本安電氣設(shè)備和簡(jiǎn)單電氣設(shè)備。

一般本安電氣設(shè)備：具有儲(chǔ)能元件，是需要防爆認(rèn)證的本安電氣設(shè)備。如本安型變送器、接近開關(guān)等。

簡(jiǎn)單電氣設(shè)備：對(duì)于電壓不超過1.2V、電流不超過0.1A，且其能量不超過20u J或功率不超過25mW的電氣設(shè)備可視為簡(jiǎn)單設(shè)備。無需防爆認(rèn)證，可直接自由的接入本安防爆系統(tǒng)。典型特點(diǎn)：內(nèi)部無需等效電感Li=0，內(nèi)部等效電容Ci=0。常見的簡(jiǎn)單設(shè)備有：熱電偶、熱電阻、電阻、發(fā)光二極管、觸點(diǎn)開關(guān)等。

2）關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）

一種安裝在安全場(chǎng)所，本安電氣設(shè)備與非本安電氣設(shè)備之間相連的電器設(shè)備。安全柵能將竄入到現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備的能量限制在安全值內(nèi)，從而確保現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、人員和生產(chǎn)安全。

四、SOLDO本安電氣設(shè)備的分類

a）類別

基于GB3836-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電氣設(shè)備分類原則，本安電氣設(shè)備可分為兩類：

b）級(jí)別

SOLDO本安設(shè)備及關(guān)聯(lián)設(shè)備，按其使用場(chǎng)所或相連場(chǎng)所的安全程度可分為ia 和ib 兩個(gè)級(jí)別。

c ）設(shè)備溫度等級(jí)

直接安裝在危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備需要考慮設(shè)備溫度等級(jí)，而關(guān)聯(lián)設(shè)備不需要進(jìn)行設(shè)備溫度等級(jí)的劃分。設(shè)備的溫度等級(jí)一定要小于使用在該危險(xiǎn)場(chǎng)所環(huán)境中的可燃物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度，否則會(huì)引起爆炸。

電氣設(shè)備的溫度組別與設(shè)備允許最高表面。

溫度和使用氣體點(diǎn)燃溫度的關(guān)系如下：

五、SOLDO本安防爆系統(tǒng)的基本構(gòu)成

六、關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）的SOLDO本安性能認(rèn)證參數(shù)：

最高電壓（交流有效值或直流Um）：施加到關(guān)聯(lián)設(shè)備非本質(zhì)安全連接裝置上，而不會(huì)使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓。

最大輸出電壓（Uo）：在開路條件下，在設(shè)備連接裝置施加電壓達(dá)到最高電壓（包括Um和Ui）時(shí)，可能出現(xiàn)的本質(zhì)安全電路的最高輸出電（交流峰值或直流）.

最大輸出電流（Io）：來自電氣設(shè)備連接裝置的本質(zhì)安全電路的最大電流（交流峰值或直流）。

最大輸出功率（Po）：能從電氣設(shè)備獲得的本質(zhì)安全電路最大功率。

最大外部電容（Co）：可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上，而不會(huì)使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電容。

最大外部電感（Lo）：可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上，而不會(huì)使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電感。

連接線纜：本質(zhì)安全電纜是一種低電容、低電感的電纜、與其它電纜相比具體優(yōu)異的屏蔽性能和抗干擾性能，適用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所及其它防爆安全要求較高的場(chǎng)合。它的本安性能的基本參數(shù)如下：

電纜最大允許分布電容：Cc =CK x L

電纜最大允許分布電感：Lc =LK x L

其中CK--電纜單位長(zhǎng)度分布電容

        LK--電纜單位長(zhǎng)度分布電感

七、SOLDO本安防爆系統(tǒng)的各配置間必須滿足以下條件：

1、SOLDO本安電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志級(jí)別不能高于關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）的防爆標(biāo)志級(jí)別。

2、關(guān)聯(lián)設(shè)備、本安電氣設(shè)備與連接電纜認(rèn)證參數(shù)之間要符合以下不等式。

八、安全柵的信號(hào)流向和結(jié)構(gòu)形式

（一）信號(hào)流向：

安全柵按信號(hào)流向可分為檢測(cè)端安全柵和操作端安全柵。

1）檢測(cè)端安全柵：

檢測(cè)端安全柵與危險(xiǎn)場(chǎng)所的變送器配合使用，作用為：1）把危險(xiǎn)場(chǎng)所變送器送來的信號(hào)轉(zhuǎn)換出與之隔離的標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)傳送到安全場(chǎng)所；2）限制危險(xiǎn)能量從本安端子竄入到危險(xiǎn)場(chǎng)所；3）向危險(xiǎn)場(chǎng)所（現(xiàn)場(chǎng)）的工作設(shè)備提供隔離配電電源。

2）操作端安全柵：

操作端安全柵與危險(xiǎn)端的電器轉(zhuǎn)換器或電器閥門定位器配合使用，作用為：1）將安全場(chǎng)所的各種信號(hào)進(jìn)行隔離和轉(zhuǎn)換處理到危險(xiǎn)場(chǎng)所驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等；2）限制危險(xiǎn)能量從本安端子竄入到危險(xiǎn)場(chǎng)所；3）向安全場(chǎng)所所提供隔離配電電源。

（二）結(jié)構(gòu)形式

安全柵按結(jié)構(gòu)形式可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：

電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對(duì)輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出危險(xiǎn)區(qū)的能量。原理如下：

2）隔離式安全柵：

隔離式安全柵主要由回路限能單元、信號(hào)和電源隔離單元、信號(hào)處理單元組成。原理如下：