關(guān)鍵詞| 安全柵 原理 應(yīng)用

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導(dǎo)讀

近年來，隨著我國煉油化工一體化進(jìn)程的推進(jìn)，煉油化工廠和化工廠越來越多。由于石油及其相關(guān)產(chǎn)品大多易燃易爆，必須采用安全有利的防爆方法，確保安全。安全柵作為連接本安電氣設(shè)備與非本安電氣設(shè)備的電氣設(shè)備，能有效提高石化企業(yè)生產(chǎn)過程中的安全性。

儀表安全原理和基本安全技術(shù)

儀表安全原理

Instrument Safety Principle

當(dāng)易爆物質(zhì)、氧氣和引爆源同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)引起爆炸。如果能消除爆炸形成的任何條件，就能保證現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備的安全。空氣中的氧氣無法控制，因此控制易爆物質(zhì)和引爆源是目前常用的安全原理。控制爆炸范圍也被列為儀表行業(yè)常用的安全原則。安全柵可限制現(xiàn)場(chǎng)儀表的電能，使其無法產(chǎn)生可引爆的火花和儀表面溫度。本質(zhì)安全技術(shù)可以消除隱患，確保現(xiàn)場(chǎng)安全。

危險(xiǎn)區(qū)域的危險(xiǎn)分類、分類和分組

TITLE CONTENT

爆炸性氣體分類見下表。

危險(xiǎn)氣體場(chǎng)所分為三個(gè)不同的區(qū)域，見下表。

爆炸性氣體的溫度組見下表。

安全柵的功能和類型

本質(zhì)安全（IS）是儀表系統(tǒng)采用的防爆技術(shù)。安全柵設(shè)置在安全區(qū)域控制室設(shè)備與危險(xiǎn)區(qū)域安全設(shè)備之間，傳輸信號(hào)或能量。安全柵采用電路限流限壓，限制安全區(qū)域向危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)備傳遞能量。

危險(xiǎn)場(chǎng)所的安裝設(shè)備可以在這種能量下正常工作，但這種能量不足以點(diǎn)燃爆炸環(huán)境。即使安裝設(shè)備本身出現(xiàn)故障，也不會(huì)產(chǎn)生任何足以點(diǎn)燃的電火花或加熱表面。因此，無論是安全場(chǎng)所的控制室設(shè)備還是危險(xiǎn)場(chǎng)所的安裝設(shè)備，只要安全柵的限流限壓電路正常工作，整個(gè)系統(tǒng)都將處于安全狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生爆炸。

安全柵分為齊納安全柵和隔離安全柵。

齊納安全柵是較早出現(xiàn)的安全柵。其核心部件為齊納二極管、限流電阻和快速熔絲，原理圖如下圖所示。

齊納安全柵原理圖

齊納管電流簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)容易出現(xiàn)系統(tǒng)電源波動(dòng)和干擾，造成設(shè)備損壞，實(shí)際應(yīng)用較少。

隔離安全柵不僅可以限制壓力和流量，還可以隔離電流。隔離室安全柵主要由限能單元、信號(hào)、電源隔離單元和信號(hào)處理單元組成，基本功能電路如下圖所示。

隔離安全柵原理圖

與齊納安全柵相比，隔離安全柵在性能上遠(yuǎn)優(yōu)于齊納安全柵：

①采用三方隔離方式，無需使用隔離儀器；

②降低危險(xiǎn)區(qū)域的儀表要求，現(xiàn)場(chǎng)無隔離儀表；

③穩(wěn)定性和抗干擾能力大大提高，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性；

④具有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力，可接受和處理熱電偶、熱電阻、頻率等多種信號(hào)；

⑤為同一信號(hào)源的兩個(gè)設(shè)備提供兩個(gè)相互隔離的信號(hào)，兩個(gè)設(shè)備信號(hào)無干擾，提高了連接設(shè)備之間的電氣安全絕緣性能。

安全柵在儀表中的應(yīng)用

在石化生產(chǎn)過程中，需要使用現(xiàn)場(chǎng)儀器監(jiān)測(cè)壓力、溫度、流量、液位等方面，確保生產(chǎn)能夠正常順利進(jìn)行。安全柵作為儀表控制系統(tǒng)的安全支架，需要接收和處理危險(xiǎn)區(qū)域的信號(hào)，并將安全信號(hào)發(fā)送到安全區(qū)域或危險(xiǎn)區(qū)域。雖然現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)類型不同，但總體上可分為輸入安全柵和輸出安全柵兩種。輸入安全柵主要按標(biāo)準(zhǔn)4~20mA信號(hào)/1~5V設(shè)計(jì)信號(hào)、熱電阻、熱電偶信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)、通信信號(hào)、交流信號(hào)等非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；輸出安全柵主要基于標(biāo)準(zhǔn) 4~20mA信號(hào)/1~5V設(shè)計(jì)了幾種類型的信號(hào)，如信號(hào)、開關(guān)量輸出信號(hào)、通信信號(hào)等。

在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，模擬量輸入安全柵和模擬量輸出安全柵被大多數(shù)設(shè)計(jì)師接受并應(yīng)用于中。模擬輸入安全柵通常與2線系統(tǒng)、3線系統(tǒng)變送器或4~20mA模擬量輸出安全柵通常與調(diào)節(jié)閥相結(jié)合。隔離安全柵的應(yīng)用大大提高了儀表系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它向現(xiàn)場(chǎng)儀表閥門提供適當(dāng)?shù)墓β剩⑾騼x表閥門輸出4~20mA DC隔離轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)DC電流信號(hào)或DC輸出電壓信號(hào)后，提供給儀表閥。

石化生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中安全柵的重點(diǎn)

目前，本安全系統(tǒng)已被用作各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)中，安全柵的選擇應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，并在使用過程中注意以下問題，以達(dá)到預(yù)期的效果。

01

關(guān)于防爆

安全柵需要滿足現(xiàn)場(chǎng)所需的防爆等級(jí)要求，確保電纜和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的儲(chǔ)能，以確保電纜和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的久性和耐久性。

02

關(guān)于接地

安裝齊納安全柵時(shí)，需要一個(gè)非常可靠的接地系統(tǒng)，其接地電阻必須小于1歐姆。

03

關(guān)于儀表

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)類型選擇合適的安全柵。

04

關(guān)于電纜

本安系統(tǒng)設(shè)備需要使用本安電纜，敷設(shè)時(shí)本安電纜應(yīng)與非本安電纜分開敷設(shè)。并做標(biāo)志。

來源：化工活動(dòng)家

編輯：安康

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