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实质宁静仪表宁静栅回路设想相干题目标切磋

有什么故事: 创作者: 宣告年月日:2019-11-17

 择要:不标准的设想和装配有能够或许构成实质宁静仪表回路的防爆机能生效,构成宁静隐患,也能够或许影响仪表回路的功效。罗列了实质宁静仪表回路设想中轻易轻忽的一些题目,别离从宁静栅的电气参数、本装配备的供电、本安回路接线箱的设想、本安电缆的选型及敷设等方面停止了?切磋,并提出了响应的处理计划。

 
实质宁静防爆(以下简称本安防爆)是煤油化工装配仪表设想中经常利用的防爆体例之一,该防爆体例是一种低功率设想手艺,从限定能量动手,经由过程将裸露于爆炸性情况中的仪表装备及毗连导线能够或许产生的电火花或热效应限定在许可的规模内,以保证仪表在普通任务或产生短接和元器件破坏等毛病情况下不会引发四周能够或许存在的风险气体的爆炸。
 
本安仪表回路由处于风险地区的本安电路和处于宁静地区的非本安电路构成,而本安电路由现场本装配备、本安毗连电缆及宁静栅构成,本安仪表回路构成如图1所示。
本安仪表回路的构成表示
本装配备及接洽关系装备均需取得检验机构的认证,并出具认证证书。检验认证体例凡是有3种:体系承认、参量承认和FISCO承认。工程设想中,首要接纳后两种承认检验认证体例,在设想、推销时只要选用颠末认证的产物,并根据参量承认的电气参数停止计较便可[1]。
 
现有的设想标准对本安仪表及相干装备的选型、线路设想等都有了具体的标准和请求,本文不再赘述,而是就设想中一些轻易忽视的题目停止切磋。
 
1宁静栅的电气参数
宁静栅是本安电路与非本安电路之间的断绝元件和接口装备,用于限定本安电路的能量。
1)宁静栅经由过程以下参数来限定本安电路的功率,这些参数能够或许从认证证书或产物样本中取得:
a)很是高电压(交换有用值或直流值)Um。施加到接洽关系装备非本安毗连装配上,而不会使本安机能生效的很是高电压。
b)很是高输入电压(Uo)。施加电压到达很是高电压时,能够或许显现在电气装备毗连装配上的很是高输入电压(交换或直流峰值)。
c)很是大输入电流(Io)。可从电气装备毗连装配上取得的很是大电流(交换或直流峰值)。
d)很是大输入功率(Po)。可从电气装备取得的很是大功率。
e)很是大外部电容(Co)。可毗连到电气装备毗连装配上,而不会使本安机能生效的很是大电容。
f)很是大外部电感(Lo)。可毗连到电气装备毗连装配上,而不会使本安机能生效的很是大电感。
g)很是高输入电压(Ui)。可施加到电气装备毗连装配上,而不会使本安机能生效的很是高电压(交换或直流峰值)。
h)很是大输入电流(Ii)。可施加到电气装备毗连装配上,而不会使本安机能生效的很是高电流(交换或直流峰值)。
i)很是大输入功率(Pi)。可施加到电气装备毗连装配上,而不会使本安机能生效的很是大功率。
j)很是大外部电容(Ci)。显现在电气装备毗连装配上的电气装备很是大等效外部电容。
k)很是大外部电感(Li)。显现在电气装备毗连装配上的电气装备很是大等效外部电感。
 
2)作为传输介质的毗连电缆,从体系取得能量后,由于存在电感和电容储能,也能够或许成为风险气体的扑灭源,是以电缆的电感和电容也是本安电路的宁静参数之一。电缆的电气参数可从产物样本或申明书中取得:
a)很是大电缆电容(Cc)。能够或许毗连到本安电路上,而不会使本安机能生效的互连电缆的很是大电容。
b)很是大电缆电感(Lc)。能够或许毗连到本安电路上,而不会使本安机能生效的互连电缆的很是大电感。本安电路中,电气装备和电缆的电气参数必须知足表1所列的宁静参数婚配前提不等式。
宁静参数婚配前提不等式
 可是,差别检验机构所遵守的认证标准不一样,很是后获得的认证参数也是不分歧的,差别的认证参数进而会对设想构成影响。
 
由于电缆的很是大电缆电感Lc远小于很是大外部电感Lo,是以在计较本安电缆长度时凡是以知足本安电路的电容婚配前提不等式作为计较根据,如式(1)所示:
本安电缆长度公式
式中:L———电缆长度;Ck———电缆单元长度散布电容。
 
为了简化计较,假定现场仪表的很是大外部电容Ci=0,电缆从现场仪表间接接至宁静栅。根据某品牌某型号宁静栅的差别认证机构认证参数所计较获得的许可敷设很是长电缆长度见表2所列。
许可电缆长度计较书
由表1可知,统一宁静栅接纳差别的标准认证,即便接纳一样的本安电缆,许可敷设的电缆长度也不不异。是以,在设想时应先肯定所遵守的标准及认证机构,一切本装配备及接洽关系装备接纳统一认证机构承认的电气参数,并据此停止设想。
 
2本装配备供电
本安回路中现场本装配备的供电有两种体例:很是好种是接纳本安电源对电气装备供电;第二种为供电电源颠末宁静栅限能后对现场电气装备供电,如两线制变送器、电磁阀等,如图2所示[2]。是以,在设想选型时应检验宁静栅的输入特色图和很是大输入电流,保证电气装备能普通任务。
本安仪表供电表示
某工程名目选用某品牌的宁静栅,显现了没法驱动本安电磁阀景象。该名目由节制阀成套供给的直动式本安电磁阀很是小任务电流为80mA,本安回路中所选用的开关量输入宁静栅1认证参数为Uo=25V,Io=185mA。宁静栅1限定输入电流I限定60mA,开路时电压U开路为21.4V。该宁静栅样本上供给了旌旗灯号输入外部等效电路图和旌旗灯号输入特色,宁静栅1的等效电路图及旌旗灯号输入特色如图3所示。
宁静栅1等效电路图及旌旗灯号输入特色表示
由图3可见,电源的输入电流被限定在60mA,小于电磁阀所需要的很是小任务电流80mA,是以没法驱动该电磁阀举措。宁静栅1已经是该名目中输入电流很是大的产物,仍没法使电磁阀靠得住任务。厥后节制阀供货商保举了其余品牌的宁静栅2,其手艺参数以下:Uo=17V,Io=271mA,Po=1.152W。宁静栅2很是大输入电流100mA,输入电压不小于10V,开路时电压16.2V。旌旗灯号输入外部等效电路图和旌旗灯号输入特色如图4所示。改换该宁静栅后,电磁阀任务普通。
宁静栅2等效电路及输入旌旗灯号特色曲线表示
3接线箱的选型
接线箱由外壳、端子、装配导轨、电缆引入装配(电缆密封讨论)等无源元件构成,属于简略装备,当用于本安电路时,能够或许不颠末认证。在设想本安回路的接线箱时,常常存在两种偏向:以为在本安电路中,接线箱为简略装备,能够或许肆意接纳各类接线箱;以为接线箱处于爆炸情况中,应接纳防爆接线箱。笔者以为两种看法都有些公允。
 
根据标准GB3836.4—2010《爆炸性情况第4局部:由实质宁静型“i”掩护的装备》第5章第7节“简略装备”的请求,安排在爆炸情况本安电路中的简略装备固然无需本安认证,可是也有一些必须斟酌的要点。对接线箱而言,用于风险场合的非金属外壳和含有轻金属的外壳应合适GB3836.1—2010《爆炸性情况第1局部:装备通用请求》中7.4和8.1的划定。
 
为了避免静电电荷在非金属资料外壳储蓄积累,从而引发扑灭风险,GB3836.1—2010中7.4节对风险场合的电气装备的非金属外壳的外表积及厚度等参数作了限定,应知足以下请求之一:外表绝缘电阻不大于1MΩ;限定外壳非金属部件的外表积。
 
对非金属接线箱,外表积必然会冲破标准限定的,是以独一的路子是经由过程公道选材,使外表绝缘电阻知足标准请求。
 
GB3836.1—2010《爆炸性情况第1局部:装备通用请求》中8.1针对差别掩护级别(EPL)的电气装备金属外壳,对铝、镁、钛、锆等金属品质分数提出了请求。对煤油化工装配经常利用的Ⅱ类电气装备外壳资料,上述金属材质的品质分数应合适以下请求:1)对EPLGa。铝、镁、钛和锆的品质分数为10%;镁、钛和锆的品质分数为7.5%。2)对EPLGb。镁和钛的品质分数为7.5%。3)对EPLGc,除电扇、电扇罩和透风孔挡板应合适EPLGb的请求外,无其余请求。
 
固然根据相干标准,本安电路中的接线箱能够或许无需认证,但相干标准对用于风险场合的接线箱外壳资料、外表绝缘电阻等都有具体的划定,在工程理论中,为了避免烦琐的尝试、查证等任务,能够或许间接接纳颠末认证的防爆产物。从本钱、掩护等多方面斟酌,倡议接纳增安型接线箱。为避免非本安电路接入本安电路接线箱,而接线箱内又未按请求做好断绝办法,本安接线箱应有色彩、笔墨等较着标识。
 
4本安电缆选型
从布局上看,本安电缆与通俗屏障电缆差未几,只是护套色彩差别罢了,是以有些设想职员以为在工程中能够或许用通俗电缆替换本安电缆。
 
本安电路中电缆的挑选和敷设应使本安机能不受外界电场或磁场的搅扰。GB/T3836.18—2017《爆炸性情况第18局部:实质宁静电气体系》第9章对用于本安电路的电缆布局、所能蒙受的介电强度尝试和屏障有具体请求,不知足请求的电缆不许可利用在本安电路中。
 
1)该标准9.1节请求实质宁静电路应接纳绝缘能够或许蒙受最少500V交换电压或750V直流电压的耐压尝试的绝缘电缆。
2)该标准9.3节对本安多芯电缆提出了请求。对多芯电缆,每根芯线绝缘层的厚度应与导线直径和绝缘请求相顺应,最少为0.2mm。多芯电缆应能蒙受以下介电强度尝试:
 
a)铠装护套和/或屏障毗连在一路,一切芯线
毗连在一路,两者之间施加500V交换电压或750V直流电压。
 
b)50%电缆芯线系缚在一路,别的50%电缆芯线绑扎在一路,两者之间施加1kV交换电压值或1.5kV直流电压。
 
3)该标准9.4节请求本安电缆屏障的笼盖率最少应为外表积的60%。
 
同时,为了限定电缆自身的储能,知足表1所列宁静参数婚配前提不等式,本安回路毗连电缆的散布电感和散布电容应尽量低。美国国度防火协会(NFPA)对用于1区的本安回路的毗连电缆的很是大散布电容和散布电缆曾有过请求,即[3]:Lc≤0.66μH/m,Cc≤197pF/m。对申明本安电缆的电缆产物,均应严酷根据标准请求设想和制作,并以低散布电容和低散布电感作为产物特色。是以,在工程中对本安旌旗灯号的传输,应接纳公用的本安电缆。本安电缆应根据标准请求接纳浅蓝色外护套,以与非本安电路辨别。
 
5本安电缆敷设
本安电缆的敷设和装配应确保本安电路不会由于报酬忽视或电缆的破坏而毗连到非本安电路中。为此,标准普通都请求本安电缆与非本安电缆分隔敷设。具体请求:1)本安电路与非本安电路不应利用统一根多芯电缆。
 
2)本安电路电缆与非本安电路电缆敷设在差别的电缆桥架内或在统一桥架内宜接纳安稳接地的金属隔板加以断绝。
 
可是,对铠装电缆而言,当铠装层接地后,一方面铠装层对电缆供给了机器掩护,同时也起到了杰出的断绝感化,这时候可不请求本安电缆与非本安电缆接纳其余断绝办法,即两种电缆能够或许敷设在统一电缆桥架内。
 
HG/T20512—2014《仪表配管配线设想标准》8.3.3在请求本安旌旗灯号和非本安旌旗灯号线及其余各类需断绝旌旗灯号线应分隔敷设的同时,也指出:铠装电缆、光缆能够或许不分隔敷设。
 
GB/T3836.15—2017《爆炸性情况第15局部:电气装配的设想、选型和装配》12.2.2.5.1在提出的避免本安电路电缆不能因忽视而毗连到非本安电路电缆上的办法中,除第a)条请求差别范例的电路应断绝外,还可接纳其余办法,第c)条为:特定范例的电路利用铠装、金属护套或屏障电缆(比方,一切非实质宁静电路利用铠装电缆,或一切实质宁静电路利用铠装电缆)。NFPA70NationalElectricalCode504.30在请求本安电缆与非本安电缆在桥架敷设时应断绝的同时,也提出了4种破例,此中之一便是:一切本安电缆或一切非本安电缆带金属护套或金属外层,金属护套或外层接地以便将无害电流导入公开。
 
别的,若是接纳掩护管敷设电缆,应重视若是掩护管逾越风险区和非风险区,掩护管在风险区的端口应封锁,以避免风险气体颠末穿线管进入非风险区。
 
6竣事语
本安防爆设想的要点是限定爆炸情况中能量程度和禁止外界能量的窜入,而不是经由过程其余额定的防护办法来到达防爆的目标。设想和装配中的一些忽视或一些细节的掌握恰当就有能够或许影响本安回路的防爆机能,也有能够或许影响仪表回路的监控机能,构成宁静隐患。
 
是以,在本安仪表回路的设想和装配中应严酷按标准行事,重视每个关键,为出产装配供给更靠得住的宁静保证。
征求意见函电活 0517-86998326
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