前言
1415954936304105.gif 本安型安全柵介紹
       本安型安全柵應用在本安防爆系統的設計中,它是安裝于安全場所并含有本安電路和非本安電路的裝置,電路中通過限流和限壓電路限制了送往現場本安回路的能量,從而防止非本安電路的危險能量串入本安電路,它在本安防爆系統中稱為關聯設備,是本安系統的重要組成部分。
        本安型安全柵是介于現場設備與控制室設備之間的一個限制能量的電路,用來把控制室供給現場儀表的電能量限制在既不能產生足以引爆危險氣體的火花,又不能產生足以引爆危險氣體的儀表表面溫度,從而消除了引爆源。
        中國國家儀器儀表防爆安全監督站是中華人民共和國地區監督生產安全防爆產品的權威機構,對本安型安全柵產品有著嚴格、科學、詳細的規定,只有通過該監督站認證的企業及其所開發生產的產品才具備符合標準的安全性能,否則可能會給使用方的設備、人員和生產造成無可估量的損害。
 
1415954936304105.gif 隔離式安全柵的結構形式

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電路原理

 
      采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結構,同時符合本安型限制能量的要求,突出優點為用戶應用帶來了很大的受益,其優點表現為以下幾方面:
       1 由于采用了三方隔離方式,因此無需系統接地線路,給設計及現場施工帶來極大方便。
       2 對危險區的儀表要求大幅度降低,現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定性和抗干擾能力大大增強,從而提高了整個系統的可靠性。
       4 隔離式安全柵具備更強的輸入信號處理能力,能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號,這是齊納式安全柵所無法做到的。
       5 隔離式安全柵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備使用,并保證兩設備信號不 互相干擾,同時提高所連接設備相互之間的電氣安全絕緣性能。
隔離式安全柵可分為:
檢測端(或輸入端)安全型: 輸入信號來自危險區,輸出信號到安全區。
操作端(或輸出端)安全型: 輸出信號到危險區,輸入信號來自安全區。
 
1415954936304105.gif 本安電氣設備的安全等級

        本安電氣設備及關聯設備,按其使用場所或相連場所的安全程度可分為ia和ib二個安全等級。
        ia級是指在正常工作、一個計數故障和兩個計數故障情況下均不能點燃爆炸性氣體混合物。ia級的本安電氣設備可用在0區、1區、2區危險場所
        ib級是指在正常工作和一個計數故障情況下不能點燃爆炸性氣體混合物。ib級的本安電氣設備可用在1區、2區危險場所。

 
1415954936304105.gif 爆炸性危險場所的區域劃分
        在安全防爆系統的設計及防爆產品的選型中,除了需要對爆炸性環境中存在的氣體進行分級、分組外,還應根據爆炸性氣體出現的頻繁程度和持續時間對爆炸性氣體危險場所進行區域劃分:
 
0區爆炸性氣混合物連續的或長間存在的場所

易燃點


難燃點

1區爆炸性氣混合物有可能出現地場所
2區爆炸性氣混合物不可能出現,或即使出現也是短暫時間
存在的場所

1415955134947645.gif 氣體組別:
    Ⅰ組電氣設備:用于易受甲烷影響的煤礦環境中。
    Ⅱ組電氣設備:可用于除煤礦以外的爆炸危險環境中。
    Ⅱ組電氣設備根據易燃性物質的不同點燃能量進一步細分。
    各組用大寫英文字母區分,從下表中可以看出,ⅡC組所需要的點燃能量最少,即在該組電氣設備中,ⅡC組設備具備對ⅡA、ⅡB組的通用性。
    常見易燃性物質的分組

典型氣體分組標準

點燃特性

中國、IFC、歐洲北美
乙炔IICA易燃點



難燃點
氫氣IICB
乙烯IIBC
丙烷IIAD
甲烷I 

1415955134947645.gif本安設備標志定義:
其中:Ex - 防爆標志
      ia - 防爆等級
      ⅡC- 氣體組別
本公司產品防爆級別:[Exia]ⅡC

1415955134947645.gif安全柵本安性能認證參數:
    安全柵本安性能認證參數由產品防爆認證時給出,參數含義如下:
        Ui:本安型儀表最高輸入電壓
        Ii:本安型儀表最大輸入電流
        Pi:本安型儀表最大輸入功率
        Uo:隔離式安全柵最高輸出電壓
        Io:隔離式安全柵最大輸出電流
        Po:隔離式安全柵最大輸出功率
        Ci:本安型儀表最大內部電容
        Li:本安型儀表最大內部電感
        Co:隔離式安全柵允許最大外部電容
        Lo:隔離式安全柵允許最大外部電感
        Cc:電纜最大允許電容
        Lc:電纜最大允許電感

1415955134947645.gif連接電纜:
    連接電纜存在分布電容和分布電感,使連接電纜成為儲能元件,它的本安性能的基本參數如下:
    電纜最大允許分布電容:CC=CK×L
    電纜最大允許分布電感:LC=LK×L
    式中 CK-電纜單位長度分布電容
    LK-電纜單位長度分布電感
    L-實際配線長度
1415955134947645.gif一般符合本安性能的電纜參數
    CK=0.1154μF/km
    LK=0.20mH/km
1415955134947645.gif本安回路系統參數防爆認證
    為保證設備的安全正常使用,本安回路系統各配置間必須滿足以下條件
    1、本安電器設備的防爆標志級別不能高于安全柵的防爆標志級別
    2、關聯設備、本安電氣設備與連接電纜認證參數之間要符合以下不等式

安全柵參數安全參數匹配條件

本安儀表參數+電纜參數

UoUi
IoIi
PoPi
CoCi+Cc
LoLi+Lc
安全柵安裝注意事項:
    1 安全柵應安裝在安全場所。
    2 隔離式安全柵本安端(藍色端)和非本安端電路的連接導線在匯線槽中應分開鋪設,各自采用獨立的?;ぬ墜?。本安側的配線管道內不允許有其它電源線,包括其本安電路使用的電源線。
    3 通往危險場所的導線應選用有藍色標記的本安導線,導線的軟銅面積必須大于0.5mm2,絕緣強度應大500。
    4 在對隔離式安全柵進行通電調試前,必須注意隔離式安全柵的型號、接線方法、線路極性等是否符合設計及產品要求中的規定,否則可能對人身及設備造成傷害。
    5 嚴禁用兆歐表測試隔離式安全柵端子之間的絕緣強度。如要檢查系統的絕緣強度,應先斷開全部隔離式安全柵的接線,否則可能引起安全柵內部電路損壞。
    6 在現場對安全柵進行編程前,必須先將所有接線斷開再接入編程器,然后通電編程,否則可能引起不良后果。
    7 與隔離式安全柵相連接的現場儀表,均應采用通過經國家認定的有關防爆檢驗部門進行防爆試驗、并取得防爆合格證的儀表。
        NHR-A/B3系列隔離式安全柵是依據國家標準:GB3836.1-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備 第一部分:通用要求》和GB3836.4-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備 第四部分:本質安全型"i"》設計的產品。是控制室儀表與現場儀表之間的本質安全關聯設備。本產品采用電磁耦合技術,實現電源、信號輸入、信號輸出的可靠隔離,比齊納式安全柵更可靠和安全,且無需本安接地,大大增強了檢測和控制回路的抗干擾能力,可廣泛應用于工業過程控制中,需要本質安全防爆的場合。
    一、產品特征
    1、供電:直流獨立供電
    2、通道數:單通道、雙通道
    3、功能:信號隔離傳輸,變送轉換,分配,報警設定。
    4、匹配信號及本安儀表
          電流、電壓信號輸入、輸出
          二線制、三線制變送器輸入
          熱電偶、熱電阻輸入
          頻率輸入
          開關、接近開關輸入
          驅動本安閥門、指示燈的本安電源輸出。
          通信信號輸入、輸出
    二、通用技術規格
    1、工作電源:24V±10% DC
    2、安全隔離:安全側與危險側隔離電壓2500Vrms,a.c
    3、絕緣強度:輸入-輸出:2500Vrms(1min)
                 輸入-電源:2000Vrms(1min)
                 輸出-電源:2000Vrms(1min)
    4、傳輸精度:0.2%FS
    5、使用環境條件:
           必須安裝在不含爆炸性氣體的安全環境中
           工作溫度:0~50℃(無凝露、無結冰)
           相對濕度:25%~85%RH
           保存溫度:-10~60℃(無凝露、無結冰)
    三、產品結構與外形圖
    安裝:35mm標準DIN導軌安裝,安裝在安全場所,盡可能垂直安裝方式,以利于儀表內部熱量散發,安裝時請注意卡位穩定、牢固。
    接線端子:拔插式接線端子,藍色端子接危險側信號,綠色端子接安全側信號。
    外形尺寸:寬×高×深:18.5×109×116.5mm
    整機重量:約150g

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安全柵主要功能一覽表

儀表類型NHR-A31系列電壓、電流輸入檢測端隔離柵
輸入通道單通道或雙通道
輸入類型直流電壓、直流電流
輸出通道單通道或雙通道
輸出類型模擬量輸出,RS-485信號輸出,開關量輸出,符合Modbus RTU協議
精度0.2%
本安端輸入端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將危險區的電壓或電流信號轉換成標準的工業信號輸送到安全區
儀表類型NHR-A32系列熱電阻、熱電偶輸入檢測端隔離柵
輸入通道單通道或雙通道
輸入類型二三線制熱電阻、四線制熱電阻、標準熱電偶
輸出通道單通道或雙通道
輸出類型模擬量輸出,RS-485信號輸出,開關量輸出,符合Modbus RTU協議
精度0.2%
本安端輸入端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將危險區的溫度信號轉換成標準的工業信號輸送到安全區
儀表類型NHR-A33系列變送器檢測端隔離柵
輸入通道單通道或雙通道
輸入類型直流電流
輸出通道單通道或雙通道
輸出類型模擬量輸出,RS-485信號輸出,開關量輸出,符合Modbus RTU協議
精度0.2%
本安端輸入端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將危險區的電流信號轉換成標準的工業信號輸送到安全區,并可以具有24V配電功能
儀表類型NHR-A34系列頻率輸入檢測端隔離柵
輸入通道單通道
輸入類型頻率
輸出通道單通道或雙通道
輸出類型模擬量輸出,開關量輸出
精度 
本安端輸入端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將危險區的頻率信號(正弦波,三角波等)轉換成標準的工業信號輸送到安全區
儀表類型NHR-A35系列開關量輸入檢測端隔離柵
輸入通道單通道或雙通道
輸入類型觸點開關、接近開關(頻率≤5KHZ)
輸出通道單通道或雙通道
輸出類型繼電器或晶體管輸出
精度 
本安端輸入端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將危險區的數字信號隔離輸送到安全區,并具有8V、10mA的配電功能
儀表類型NHR-A37系列485輸入檢測端隔離柵
輸入通道單通道
輸入類型RS-485半雙工數字信號
輸出通道單通道
輸出類型RS-485半雙工數字信號或RS-232數字信號輸出
精度 
本安端輸入端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合實現RS-485數字信號在危險區和安全區的雙向通信,也可轉換為RS-232信號隔離傳輸到安全區
儀表類型NHR-B31系列電壓、電流輸入操作端隔離柵
輸入通道單通道或雙通道
輸入類型直流電壓、直流電流
輸出通道單通道
輸出類型直流電壓、直流電流
精度0.2%
本安端輸出端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將安全區的電壓或電流信號轉換成標準的工業信號輸送到危險區
儀表類型NHR-B35系列開關量輸入操作端隔離柵
輸入通道單通道或雙通道
輸入類型觸點開關、接近開關(頻率≤5KHZ)
輸出通道單通道或雙通道
輸出類型繼電器或晶體管輸出
精度 
本安端輸出端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將安全區的數字信號隔離輸送到危險區
儀表類型NHR-B35系列12V驅動,開關量輸出操作端隔離柵
輸入通道單通道或雙通道
輸入類型開關量輸入
輸出通道單通道
輸出類型數字信號
精度 
本安端輸出端
防爆標準GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
適用場合將安全區的數字信號隔離輸送到危險區,常用于危險區的聲光報警等
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