SOLDO SF系列本安防爆与安全栅控制原理
时间：2022-05-05 阅读：1472
SOLDO SF系列本安防爆与安全栅控制原理
一、SLDO本安防爆技术的基本原理
电气设备中，电火花和热效应是引起爆炸性危险气体爆炸的主要点燃源。SOLDO本质安全就是通过限制电火花和热效应两个可能的引爆源的能量来实现的。在正常工作和故障状态下当电气设备可能产生的电火花或者热效应的能量低于现场危险气体的引爆能量时，电气设备不可能点燃爆炸性气体而爆炸。原理从限制能量入手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证电气设备在正常工作或者发生短路和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。
二、SOLDO本安防爆技术的特点
SOLDO本安防爆技术实际上是一种低功率的设计技术，很好的适用于工业自动化仪表的设计。与其他防爆型式相比，采用SOLDO本安防爆技术的电气设备具有以下特点：
1. SOLDO本安电气设备结构简单、体积小、重量轻；
2. 可带电安装与维护；
3. 安全可靠性高。不会因为外结构件损坏等原因降低电气设备的安全可靠性；
4. 适用范围广。是可适用于0区危险场所的防爆技术。
三、SOLDO本安设备及关联设备
1）本安电气设备
在国家标准所规定的条件下，产生的任何电火花和热效应都不能点燃规定的爆炸性气体环境的电气设备。它可用于危险场所。
它可分为一般本安电气设备和简单电气设备。
一般本安电气设备：具有储能元件，是需要防爆认证的本安电气设备。如本安型变送器、接近开关等。
简单电气设备：对于电压不超过1.2V、电流不超过0.1A，且其能量不超过20u J或功率不超过25mW的电气设备可视为简单设备。无需防爆认证，可直接自由的接入本安防爆系统。典型特点：内部无需等效电感Li=0，内部等效电容Ci=0。常见的简单设备有：热电偶、热电阻、电阻、发光二极管、触点开关等。
2）关联设备（安全栅）
一种安装在安全场所，本安电气设备与非本安电气设备之间相连的电器设备。安全栅能将窜入到现场本安设备的能量限制在安全值内，从而确保现场设备、人员和生产安全。
四、SOLDO本安电气设备的分类
a）类别
基于GB3836-2000标准规定的电气设备分类原则，本安电气设备可分为两类：
代号 | 含义 |
I类 | 煤矿、井下用电气设备 |
II类 | 工厂用电气设备：根据使用的爆炸性气体的组别，可进一步分为A、B、C三级 |
b）级别
SOLDO本安设备及关联设备，按其使用场所或相连场所的安全程度可分为ia 和ib 两个级别。
代号 | 含义 |
ia | 在正常工作、一个计数故障和两个计数故障情况下均不能点燃爆炸性气体混合物。ia-级的本安设备可用在0区、1区、2区危险场所 |
ib | 在正常工作和一个计数故障情况下均不能点燃爆炸性气体混合物。ib 级的本安设备可用在1区、2区危险场所 |
c ）设备温度等级
直接安装在危险场所的本安设备需要考虑设备温度等级，而关联设备不需要进行设备温度等级的划分。设备的温度等级一定要小于使用在该危险场所环境中的可燃物质的点燃温度，否则会引起爆炸。
电气设备的温度组别与设备允许最高表面。
温度和使用气体点燃温度的关系如下：
温度组别 | 安全的物体表面温度 | 适用危险气体 引燃温度 | 常见爆炸性气体 | 电器安全性能 |
T1 | ≤450℃ | ≤450℃ | 氢气、丙烯腈等46种 |
低
高 |
T2 | ≤300℃ | ≤300℃ | 乙炔、乙烯等36种 | |
T3 | ≤200℃ | ≤300℃ | 汽油、乙烯醛等36种 | |
T4 | ≤135℃ | ≤135℃ | 乙醛、四氟乙烯等6种 | |
T5 | ≤100℃ | ≤100℃ | 二硫化碳 | |
T6 | ≤85℃ | ≤85℃ | 硝酸乙酯等 |
五、SOLDO本安防爆系统的基本构成
六、关联设备（安全栅）的SOLDO本安性能认证参数：
最高电压（交流有效值或直流Um）：施加到关联设备非本质安全连接装置上，而不会使本质安全性能失效的最高电压。
最大输出电压（Uo）：在开路条件下，在设备连接装置施加电压达到最高电压（包括Um和Ui）时，可能出现的本质安全电路的最高输出电（交流峰值或直流）.
最大输出电流（Io）：来自电气设备连接装置的本质安全电路的最大电流（交流峰值或直流）。
最大输出功率（Po）：能从电气设备获得的本质安全电路最大功率。
最大外部电容（Co）：可以连接到电气设备连接装置上，而不会使本质安全性能失效的本质安全电路的最大电容。
最大外部电感（Lo）：可以连接到电气设备连接装置上，而不会使本质安全性能失效的本质安全电路的最大电感。
连接线缆：本质安全电缆是一种低电容、低电感的电缆、与其它电缆相比具体优异的屏蔽性能和抗干扰性能，适用于爆炸危险场所及其它防爆安全要求较高的场合。它的本安性能的基本参数如下：
电缆最大允许分布电容：Cc =CK x L
电缆最大允许分布电感：Lc =LK x L
其中CK--电缆单位长度分布电容
LK--电缆单位长度分布电感
七、SOLDO本安防爆系统的各配置间必须满足以下条件：
1、SOLDO本安电气设备的防爆标志级别不能高于关联设备（安全栅）的防爆标志级别。
2、关联设备、本安电气设备与连接电缆认证参数之间要符合以下不等式。
安全栅参数 | 匹配条件 | 本安设备参数+电缆参数 |
Uo | ≤ | Ui |
Io | ≤ | Ii |
Po | ≤ | Pi |
Co | ≥ | Ci |
Lo | ≥ | Li |
八、安全栅的信号流向和结构形式
（一）信号流向：
安全栅按信号流向可分为检测端安全栅和操作端安全栅。
1）检测端安全栅：
检测端安全栅与危险场所的变送器配合使用，作用为：1）把危险场所变送器送来的信号转换出与之隔离的标准电流或电压信号传送到安全场所；2）限制危险能量从本安端子窜入到危险场所；3）向危险场所（现场）的工作设备提供隔离配电电源。
2）操作端安全栅：
操作端安全栅与危险端的电器转换器或电器阀门定位器配合使用，作用为：1）将安全场所的各种信号进行隔离和转换处理到危险场所驱动现场的执行机构等；2）限制危险能量从本安端子窜入到危险场所；3）向安全场所所提供隔离配电电源。
（二）结构形式
安全栅按结构形式可分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅两大类。
1）齐纳式安全栅：
电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出危险区的能量。原理如下：
2）隔离式安全栅：
隔离式安全栅主要由回路限能单元、信号和电源隔离单元、信号处理单元组成。原理如下：
