【文章內容簡介】 產(chǎn)生的火花 。 故障狀態(tài)指因事故而發(fā)生短路 、 斷路等情況 。 具有本質安全防爆的系統(tǒng)包括兩種電路：安裝在危險場所中的本質安全電路及安裝在非危險場所中的非本質安全電路 。 為了防止非本質安全電路中過大的能量傳入危險場所中的本質安全電路中 ， 在兩者之間采用了防爆安全柵 ， 使整個儀表系統(tǒng)具有本質安全防爆性能 ， 如圖 426所示 。 52 53 本質安全防爆系統(tǒng)的性能主要由以下措施來保證 。 首先 ， 本質安全防爆儀表采用低的工作電壓和小的工作電流 。 如正常工作時電壓不大于 24V DC， 電流不大于 20 mA DC； 故障電壓不大于 35VDC， 電流不大于 35mADC。 限制儀表所用電阻 、 電容和電感參數(shù)的大小 ， 以保證在正常及故障條件時所產(chǎn)生的火花能量不足以點燃爆炸性混合物 。 其次 ， 用防爆安全柵將危險場所和非危險場所的電路隔開 。 再次 ， 在現(xiàn)場儀表到控制室儀表之間的連接導線不得形成過大的分布電感和電容 。 本質安全防爆型儀表的防爆性能最好 ， 理論上講它適用于一切危險場所和一切易爆氣體；其安全性能不隨時間而變化；而且維修方便 ， 可在運行狀態(tài)下進行維修和調整 。 54 ③ 防爆安全柵 ? 防爆柵 :安全保持器，用途 限制送往現(xiàn)場單元的電壓、電流，保證進入現(xiàn)場的電功率在安全范圍之內。 ? 傳統(tǒng) 包括充油型、充氣型、隔爆型等，將可能產(chǎn)生火花的電路從結構上與爆炸性氣體隔開； ? 新型 （安全火花型）電路設計上考慮防爆，將電路在短路、開斷及誤操作下產(chǎn)生的火花限制在爆炸性氣體的點燃能量之下。 ? 歸類：屬于本質安全防爆儀表，比結構防爆儀表高一等級。 55 ? 性質 安全火花防爆儀表 和 安全火花防爆系統(tǒng) 屬于兩個不同的概念； ? 內容 防爆儀表只保證儀表內部不產(chǎn)生危險火花，不包括外部引線（電源線、信號線等 注：系統(tǒng)與儀表的區(qū)別 ） 。 ? 定義 由安全火花儀表和經(jīng)過防爆柵連接組成的工業(yè)控制系統(tǒng)。 防 爆 柵 防 爆 柵調 節(jié) 裝 置電 源 單 元變送器執(zhí)行器交 流 電 電 源安 全 場 所 （ 控 制 室 ）危 險 場 所危 險 場 所安全火花防爆系統(tǒng)的基本結構（注意：防爆柵的作用） 56 ? 防爆柵的局限性： 只能限制進入現(xiàn)場的瞬時功率，必須與安全火花型儀表配合。 ? 安全火花防爆系統(tǒng)的充分必要條件： ? （ 1）在危險現(xiàn)場的儀表必須是安全火花型； ? （ 2）現(xiàn)場儀表與非危險場所之間的電路連接必須經(jīng)過防爆柵 。 57 ?防爆柵的基本工作原理 V D1V D2R1R2F2 7 ~ 2 8 V2 9 ~ 3 0 VVOVi危險場所安全場所V T2V T1V T3R1R2V D1V D2V D3V D4F2F1F3F4+??+安全場所危險場所齊納式 改進型齊納式 主要種類：電阻式、齊納式、隔離式。 電阻式：電阻串聯(lián)于電源線或信號線限制進入危險現(xiàn)場的電流，缺點：電源、信號受衰減。 齊納式： 利用串聯(lián)電阻限流、利用并聯(lián)齊納穩(wěn)壓管限壓。 過流限制分析 58 ?隔離式防爆柵 整 流 濾 波整 流 濾 波解 調 放 大 器調 制 器限 壓限 流D C/A CG1G2D C 2 4 V電 源 隔 離信 號 隔 離接 控 制 室接 變 送 器4 ~ 2 0 m A4 ~ 2 0 m A信 號電 源（ 1） 檢測端 防爆柵 DDZⅢ 防爆柵的隔離方案 : 具體措施 變壓器作為輸入輸出電源隔離；晶體管截止限壓、限流截止式控制電路。 兩處隔離 變送器配合使用的檢測端防爆柵，執(zhí)行其配合使用的執(zhí)行端防爆柵。 分為檢測端和執(zhí)行端防爆柵 59 隔離示意圖 變 變 變 變 變 變 變 變 變 變 變 變 變變 變 變 變變 變 變 變 變 變 變 變信號隔離 電源隔離 涉及內容：（ 1）電路組成；（ 2）信號流程分析；（ 3）調制解調原理 60 檢測端防爆柵的簡化原理圖 V T1V T2V T3V T4V T5V T6V T7V T8V T1 0V T9V D1V D5V D6V D7V D8V D9V D1 0V D1 2V D1 1V D1 3V D2V D3V D4V D1 4V D1 7V D1 8V D1 5V D1 6V D1 9R2R3R1R0 1R0 2R6R5R4R7R1 0R9R8R1 1R1 3R1 2C1C2C3C4C5C6C82 4 VT1T21 ~ 5 V4 ~ 2 0 m A4 ~ 2 0 m A接控制室儀表接變送器+?分析內容 ：（ 1） DCAC轉換原理；（ 2）調制原理；（ 3）解調放大原理 61 基本工作原理描述 ① 信號流向： 由變送器輸入，經(jīng)限壓、限流電路，經(jīng)調制電路，經(jīng)隔離防爆柵，經(jīng)解調電路至控制室。 ② 供電電源： +24V電源接通， VT1 、 VT2得電，產(chǎn)生推挽振蕩， DCAC轉換，輸出 3路。 a. 為 4~20mA產(chǎn)生電路供電； b. 作為調制開關切換控制信號； c. 為限壓、限流保護電路供電。 ③ 限壓限流： 過壓 VD1 VD16擊穿， VT VT5導通， VT VT6截至，信號通道關斷。 ④ 調制電路： 調制開關 VD1 VD14輪流切換變送器引入信號，分時流過調制變壓器 T2原邊上、下繞組，將電平信號轉換為交變信號。 ⑤ 解調電路： 副邊信號時 VT VT8， VT VT10輪流導通，導通程度由原邊4~20mA電平?jīng)Q定，對施加電源控制后還原 4~20mA信號。 62 限壓限流電路原理及特性曲線 變送器++++?R5R4R6R7C3C4V D1 5V T3V T4ABIo1 0 2 0 3 03 02 01 001 0 2 0 3 0電 壓 UC 4/ V 電 流 Io/ m A3 02 01 00輸 出UA B/ VUA B/ V檢測端防爆柵簡化原理圖 限壓限流特性曲線 63 調制解調電路工作原理 V T 8R1 3V D1 9V D9變 送 器4 ~ 2 0 m A4 ~ 2 0 m A1 ~ 5 V+V T7V T9V T1 0R1 2V D1 3V D1 4V D1 0T1T2接控制室儀表C4V D1 3V D1 0變 送 器變 送 器V D9V D1 3T2T2T1調制和解調放大電路原理圖 斬波 供電 64 （ 2）執(zhí)行端防爆柵 整 流 濾 波調 制 器解 調 放 大限 壓限 流D C/A CG1G2D C 2 4 V電 源 隔 離信 號 隔 離接 控 制 室接 執(zhí) 行 器4 ~ 2 0 m A4 ~ 2 0 m A信 號電 源執(zhí)行端防爆柵電路原理圖 執(zhí)行端防爆柵工作原理 65 隔離式安全柵 ? 通過隔離、限壓和限流等措施，限制注入危險場所的能量來保證安全火花性能。 ? 危險側設備與安全側設備的一切聯(lián)系（如供能、信號傳遞等）都是通過電磁轉換方式進行的。 ? 利用符合要求的非線性特性的電路，把危險側的電源、電壓值限制在安全值以下。 66 隔離式安全柵的主要指標 ?輸入信號 ?輸入式 4～ 20mA， DC ?輸出式 4～ 20mA， DC。 ?輸出信號 ?輸入式 1～ 5V， DC； 4～ 20mA， DC ?輸出式 4～ 20mA， DC。 ?負載電阻 ?輸入式電流負載電阻 0～ 100Ω ； ?輸出式負載電阻為 250～ 750Ω 。 ?防爆額定電壓 220V， DC/AC。 67 隔離式安全柵特點 ? 通用性強，使用時不需要特別本安接地，系統(tǒng)可以在危險區(qū)或安全區(qū)認為合適的任何一方接地，使用方便； ? 電源、信號輸入、信號輸出均通過變壓耦合，實現(xiàn)信號的輸入、輸出完全隔離，使安全柵的工作更加安全可靠。 68 電源隔離處理 ? 采用變壓器隔離，輸入電源經(jīng) DC/AC變換器變成交流方波； ? 再經(jīng)變壓器耦合、 AC/DC、 濾波得到直流穩(wěn)壓電源； ? 通過電流、電壓限制電路，給現(xiàn)場提供隔離電源。 69 輸入隔離式安全柵 ? 接受變送器的輸出電流，經(jīng)調制變成交流方波信號； ? 通過信號變壓器耦合到安全側，經(jīng)解調放大還原為直流信號