浅谈本安仪表系统的设计

作者/来源：何 林(湖南化工医药设计院，湖 南长沙 410007)   日期： 2009-02-16   点击率：1436

1  引  言     在炼油、化工、石化等行业，经常具有爆炸危险性环境，其生产过程的测量与控制设备必须采取合适的防爆措施。自控仪表设备采用的防爆技术主要有：本安(Exi)、隔爆(Exd)、增安(Exe)、正压(Exp)、浇封(Exm)型等。在众多的防爆技术中，本安防爆技术具有成本低、体积小、重量轻、允许在线测试和带电维护等优点，它是目前唯一适用于0区的技术，因而广泛地应用于过程控制领域。由于本安防爆实质上是系统防爆，其防爆性能不仅与现场本安仪表有关，还与关联设备(安全栅)有关，而且也与系统的电气连接有关。为此，本文结合笔者多年工程设计的经验，就本安仪表系统的设计进行概要介绍。  2  本安仪表系统的构成     本安仪表系统由本安仪表、安全栅及二者之间的连接电缆组成，如图1所示。 2.1  本安仪表     在国家标准所规定的正常工作和故障条件下，产生的任何电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电气仪表。这类仪表需要国家指定的权威机构进行认证，才可以应用在爆炸危险场所。典型产品有变送器、电磁阀、转换器、接近开关等。     除此之外，既不会产生、也不会存储超过1.2V，0.1A，25mW和20μJ的电气仪表认定为简单仪表。这类仪表不需要认证，只要与合格的安全栅配合，就可以应用在爆炸危险场所。主要包括简单触点、热电偶、RTD、LED和电阻性元件等。 2.2  安全栅     安全栅作为本安仪表的关联设备，安装在安全场所，连接本安仪表与非本安仪表，限制到达危险场所中本安仪表的能量在安全值之内。它是本安防爆系统的重要设备，必需经过强制检定合格，方能使用。 2.3  连接电缆     连接电缆存在分布电容和分布电感，在正常的信号传输过程贮存的能量，或受到外界电磁干扰及与其他回路混触产生感应电动势，必对本安系统的防爆性能造成影响。因此，本安系统的连接电缆的分布电容和分布电感必须加以限制。  3  安全栅简介        在本安仪表系统中，安全栅起到限制流入到现场仪表的能量的作用，是系统设计和使用中的关键设备。常用的安全栅主要有齐纳式安全栅和隔离式安全栅两种。图2、图3所示分别为基本的齐纳式安全栅和隔离式安全栅原理图。 3.1  齐纳式安全栅     采用在电气回路中串联快速熔断丝、限流电阻....