本安仪表有关的几点防爆知识

由于火灾爆炸直接威胁人身和财产安全，人们特别注意仪器的防爆，以防止火灾爆炸事故。目前，防爆技术取得了显著进展，并广泛应用于各行各业。本安型、隔爆型、增安型是自动化仪表防爆形式中较常见的。与其他防爆形式相比，本安防爆技术，即本质安全型（以下简称本安全型）防爆形式，不仅结构简单，应用广泛，而且操作维护方便，非常受欢迎。目前，本安防爆仪器以抑制点火源能量为防爆手段，已被制造商和用户广泛接受，并得到了更广泛的推广和应用。为方便用户更好地应用本安仪表，本文介绍了本安仪表的防爆知识。

防爆标志

一、本安防爆技术的工作原理

本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。例如，氢（IIC）环境必须将电路功率限制在1.3W左右。由此可见，本安技术可以很好地适用于工业自动化仪器。

由于爆炸性危险气体爆炸的主要引爆源是电火花和热效应，本质安全技术通过限制电火花和热效应来防止爆炸。在正常工作和故障状态下，当仪器产生的电火花或热效应能量小于一定程度时，低度计不能点燃爆炸性危险气体并产生爆炸。本质上，安全防爆技术本质上是一种低功率设计技术。其原理是将电路中的电压和电流限制在允许可靠的范围内。本安仪表在正常工作或短件损坏等故障下产生的电火花和热效应不会导致周围可能的危险气体爆炸。

对气环境，即较危险、较易爆的环境，通常必须将功率限制在1.3W下面。国际电工**（IEC）根据规定，危险程度较高的危险场所0区使用Exia本级防爆技术。可见，本质安全防爆技术是较安全、较可靠、适用范围较广的防爆技术之一。

根据安全程度和使用场所的不同，本质仪表设备可分为Exia和Exib。而Exia防爆等级应高于Exib。具体说来：

Exia当级本安仪表在正常工作状态和电路中出现两个故障时，电路元件不会爆炸。ia工作电流限制在作电流限制在100mA适用于0区、1区、2区。

Exib当级本安仪表在正常工作状态和电路中出现故障时，电路元件不会发生燃烧爆炸。ib工作电流限制在150mA适用于1区和2区。

二、本安防爆技术的主要特点

1.安全性和可靠性高。由于紧固螺栓丢失或结合面腐蚀、划伤等人为原因，本安全仪表的安全可靠性降低。

2.应用广泛。本安技术是目前0区危险场所唯一的防爆技术。

3.作为一种弱电技术，本安防爆技术可以有效避免现场工程技术人员使用本安仪器时的触电伤亡。

4.仪器的一些部件也可以在带电的情况下进行维护、校准和更换。

5.无需设计制造工艺复杂、体积大、体积大的隔爆外壳。因此，本安仪表具有结构简单、体积小、重量轻、成本低的特点。根据数据，本安型和隔爆型开关传输电路的成本比约为1:4。

6.对于热电偶等简单设备，本安全防爆系统无需特殊认证即可接入。

可见，与其他防爆类型相比，本安防爆技术具有明显的优势。

三、本安防爆技术在自动化工程过程中的应用

本安防爆系统由现场本安仪表、本质安全电缆和本质安全相关设备组成。具体指：

1.现场仪表包括安装在危险场所的各种检测仪表。

以二线变送器为代表的基本安全电缆有一条特殊的接地线，与其他电缆不同。

3、基本安全相关设备包括齐纳安全栅、隔离安全栅（分为操作端隔离安全栅和检测端隔离安全栅）、具有限流限压功能的其他保护装置。

本安防爆技术可将能量限制在安全值内，以确保现场设备、人员和生产的安全。

四、本安防爆认证

1.本安全防爆是一种整体防爆。组成系统的现场设备和安全栅必须经过国家授权认证机构的防爆认证。同时，需要认证机构签发的本安仪器和安全栅的联合取证，以确认本安全回路的安全性。现场设备为简单设备时，无需本安认证认证的安全栅配合，形成本安防爆回路。简易设备是指不含储能元件的触点开关、热电偶、热电阻、发光二极管、桥路等。

2、基本安全回路防爆认证原则。

五、本安仪表及本安仪表回路的特殊要求

1.对接地的特殊要求

本质安全仪表系统必须有可靠的独立接地。整个自动化仪表系统有四种类型的接地：本安仪表保护接地、系统接地、信号电路接地和屏蔽接地。其中，电气工程低压电气设备的保护接地网可的保护接地网。信号电路接地和屏蔽接地可共用单独的接地极。本安仪表系统需要独立设置接地系统，距离其他接地网5m一般要求本质安全地的接地电阻小于1Ω。根据设计或规范，其他两种接地电阻一般为4Ω以下。

2.连接电缆的特殊要求

从系统布线工程的角度来看，由于连接电缆具有分布电容和分布电感，连接电缆成为储能元件。它们在信号传输过程中不可避免地储存能量。一旦线路开路或短路，这些储能将以电火花或热效应的形式释放，影响系统的安全性能。因此，连接传输电缆不受外部电磁场干扰和与其他电路混合的影响，限制布线长度和感应电势带来的额外非安全能量，确定电缆的允许分布电容和允许分布电感，世界防爆检测机构主要采用电缆分布参数的方法。

本质安全电缆是一种低电容、低电感的电缆，与其他电缆相比具有优异的屏蔽性能和抗干扰性能，适用于爆炸危险场所等防爆安全要求较高的场合。使用中应注意以下几点：

①接地线和屏蔽连接线应可靠绝缘。

②屏蔽电缆的备用芯线和屏蔽层应连接到同一侧的信号电路。

③信号电路的接地点应在控制室侧。当使用接地热电偶和检测部件已接地的仪器时，控制室侧不再接地。

3.设备温度等级

基于技术和经济考虑，设备温度等级规定了设备表面的较高允许温度值。在大多数情况下，低温设备的购买和安全成本较高。本安装设备将更加经济有效。本安装设备直接安装在危险场所需要考虑设备的温度等级，而相关设备不需要设备的温度等级。危险场所环境中使用的可燃物质的点燃温度必须小于设备温度等级，以免引起燃烧爆炸。

4.本安电气设备选择原则

①简单设备

按照GB3836.4-2000防爆标准规定电压不超过1.2V、电流不超过0.1A，其功率不超过25mW电气设备可视为简单设备，其典型特点是仪表设备内部等效电感Li=内部等效电容Ci=0.此类设备可直接应用于现场。

②安装在危险场所的现场设备，必须明确以下问题：

◆防爆标志规定的等级是否适用于危险场所的安全要求。

◆根据电路是否与安全栅接口处的电路有效隔离本安电路是否接地或接地。

◆本安电气设备的信号传输方式、较低工作电压和电路正常工作电流。

◆是否已按照GB3836.1-2000和GB3836.本安电气设备4-2000要求设计，已被国家防爆检验机构认可。

在明确上述问题的基础上，选择相应的安全栅。

③选择安全栅的原则

◆安全栅的防爆标志等级得低于本安现场设备防爆标志等级。

◆安全栅的端电阻和电路电阻可满足本安现场设备的较低工作电压。

◆安全栅的安全参数可以满足Uoc≤Ui、Isc≤Ii、Ca≥Ci Cc、La≥Li Lc的要求。

◆安全栅应与本安现场仪表的安全极性和信号传输方式相匹配。

◆做好相应的保护工作，避免安全栅漏电电流影响本安现场设备的正常运行。

虽然本安仪器在仪表匹配、电缆使用和接地方面有特殊要求，但随着微电子技术和微处理器技术的快速发展，工业自动化仪器已经趋于低功耗、电子化和小型化，更容易实现基本安全。

可以看出，本安全防爆技术是自动化仪器的理想防爆技术，其特点和优点使其在现场总线智能仪器和现代工业自动化控制系统中具有良好的应用前景。

为满足爆炸环境中用户物位测量的需要，自动叉液位开关、叉液位开关、旋转液位开关、振动棒液位开关等仪器通过了双重防爆认证，个别仪器通过了防尘、防尘、气体防爆、气体防爆认证，使用户安全可靠。