一般來講，齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵選型容易，不易損壞，對(duì)原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求改動(dòng)的地方比較少， 優(yōu)點(diǎn)比較明顯。齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的防爆原理是用齊納二級(jí)管控制輸出電壓，用電阻限制輸出電流，電路相對(duì)簡(jiǎn)單。在正常工作時(shí)，齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵相當(dāng)于兩個(gè)電阻串入電路，因此對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無須作改動(dòng)。另外，齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵由于無信號(hào)的轉(zhuǎn)變，對(duì)原信號(hào)精度也沒有影響。隔離德國(guó)倍加福P+F安全柵是以高頻作為基波，將信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，信號(hào)有了變動(dòng)，精度會(huì)受到德國(guó)倍加福P+F安全柵電路的影響。隔離德國(guó)倍加福P+F安全柵由于具有高頻震蕩電路，將產(chǎn)生出射頻干擾，對(duì)系統(tǒng)不利，而且隔離德國(guó)倍加福P+F安全柵也比較容易損壞。但隔離德國(guó)倍加福P+F安全柵不需要本安接地，這是它比齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵*的地方。價(jià)格方面，齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵要比隔離的便宜很多，這在需要使用很多德國(guó)倍加福P+F安全柵的場(chǎng)合，齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯體現(xiàn)了出來。使用注意本安系統(tǒng)除了要選擇合適的德國(guó)倍加福P+F安全柵外，使用的時(shí)候要注意以下幾個(gè)方面：*，要注意線纜和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的容抗和感抗，本安防爆是系統(tǒng)防爆，除了德國(guó)倍加福P+F安全柵需要達(dá)到所需的 防爆等級(jí)外，線纜和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的蓄能也是一個(gè)關(guān)鍵問題。特別是在參量認(rèn)證替代系統(tǒng)認(rèn) 證后，工程商尤其要注意這個(gè)問題。第二，要注意本安接地，齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵需要本安接地，接地電阻應(yīng)小于1。第三，本安線纜與非本安線纜應(yīng)分開敷設(shè)在不同的線槽里。并應(yīng)有明顯標(biāo)識(shí)。第四，更換時(shí)應(yīng)注意斷電。如何選用德國(guó)倍加福P+F安全柵是介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限能電路，用來把控制室供給現(xiàn)場(chǎng)儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的儀表表面溫度，從而消除了引爆源。在選擇德國(guó)倍加福P+F安全柵時(shí)必須考慮其型號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)儀表類型相適應(yīng)，還須考慮德國(guó)倍加福P+F安全柵與本質(zhì)安全儀表要求相兼容及形成的本安系統(tǒng)中阻抗匹配的問題。我國(guó)采用“回路認(rèn)證”這種方式認(rèn)證本安系統(tǒng)，即根據(jù)危險(xiǎn)環(huán)境使用儀表的聯(lián)合取證情況，選擇已與其聯(lián)合取證的德國(guó)倍加福P+F安全柵，一經(jīng)聯(lián)合取證，現(xiàn)場(chǎng)儀表與德國(guó)倍加福P+F安全柵便固定組合構(gòu)成本安系統(tǒng)。實(shí)踐中，這種方式對(duì)德國(guó)倍加福P+F安全柵和現(xiàn)場(chǎng)儀表的選擇有很大的局限性。廣泛采用是進(jìn)年來逐漸形成的一種本質(zhì)安全認(rèn)證技術(shù)，即“參量認(rèn)證”。按照“參量認(rèn)證”方式認(rèn)證的本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備需要一組安全參數(shù)，包括：Vmax― 在正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的zui高電壓。Imax ―在正常工作或故障條件下，能接受并保持其本安性能的zui高電流。Ci―本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電容。Li―本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電感。Pmaxo ―關(guān)聯(lián)設(shè)備允許輸入的zui大功率。“參量認(rèn)證”關(guān)系式為：Vmax>Voc，Imax>Isc，Pmaxi>Pmaxo，Ci+Cc結(jié)合“參量認(rèn)證”可知德國(guó)倍加福P+F安全柵的選用：1）與德國(guó)倍加福P+F安全柵相連的安全設(shè)備的工作電壓不得超過德國(guó)倍加福P+F安全柵的zui高允許電壓。否則，應(yīng)采用光電隔離等技術(shù)使之與系統(tǒng)隔離開來，或者采用隔離德國(guó)倍加福P+F安全柵；2）“參量認(rèn)證”公式的Vmax，Imax，Pmaxi即為本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常參數(shù)，選用時(shí)應(yīng)該逐一對(duì)比。3）“參量認(rèn)證”公式中引入Cc，Lc這兩個(gè)變量實(shí)際是引出了控制電纜的選用問題，從而限制了電纜長(zhǎng)度。實(shí)際使用中還應(yīng)考慮阻抗匹配問題。zui后的公式中，Ra德國(guó)倍加福P+F安全柵阻抗，Rl電纜阻抗，安全儀表的允許負(fù)載阻抗Ro，對(duì)于輸出回路，作為安全儀表的調(diào)節(jié)器或I/O卡的輸出通道等，它們的允許負(fù)載阻抗是制造廠商提供的。對(duì)于輸入回路，作為安全儀表的顯示儀表或I/O卡的輸入通道等，它們的允許負(fù)載阻抗取決于其輸出電壓和現(xiàn)場(chǎng)儀表的無負(fù)載工作電壓。無論輸入還是輸出回路，選用德國(guó)倍加福P+F安全柵時(shí)其阻抗?jié)M足上式即可保證回路的正常工作。按照“參量認(rèn)證”的關(guān)系式選用的德國(guó)倍加福P+F安全柵，理論上可以保證正常工作，實(shí)際使用時(shí)還必須注意以下問題：1、所選用的齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵應(yīng)已經(jīng)防爆檢測(cè)機(jī)構(gòu)防爆認(rèn)證，并有防爆合格證書。2．根據(jù)工作現(xiàn)場(chǎng)所屬的危險(xiǎn)區(qū)域( 0區(qū)、1區(qū)、2區(qū))，氣體級(jí)別和溫度組別來選擇齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的防爆等級(jí)( 德國(guó)倍加福P+F安全柵防爆標(biāo)志) ，使其符合上述的防爆環(huán)境，由德國(guó)倍加福P+F安全柵來限制傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的能量，確保現(xiàn)場(chǎng)安全。3．根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用儀表的工作電壓和工作電流對(duì)地的極性，選擇齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的極性(正極性、負(fù)極性或交流極性）。4．根據(jù)信號(hào)傳輸線路的數(shù)量，選擇齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的通道數(shù) (單通道、雙通道、三通道) , 由德國(guó)倍加福P+F安全柵的通道對(duì)傳輸線路進(jìn)行保護(hù)。5．根據(jù)二次儀表供電電壓的大小，選擇齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的工作電壓，供電電壓應(yīng)小于或等于齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的工作電壓。對(duì)于波動(dòng)范圍大的供電電壓，則應(yīng)當(dāng)選擇工作電壓范圍大的齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵型號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表電壓和電流的大小，選擇齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的端電阻。在zui大工作電流時(shí)德國(guó)倍加福P+F安全柵的端電阻引起的壓降應(yīng)不影響現(xiàn)場(chǎng)儀表zui低工作電壓的要求，保證現(xiàn)場(chǎng)儀表能正常工作。6．當(dāng)供電電壓為DCS 系統(tǒng)中卡件直接供電時(shí)，請(qǐng)?jiān)敿?xì)查閱DCS系統(tǒng)中的供電卡件資料。注意供電卡件中往往串接一只限流電阻，當(dāng)使用齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵時(shí)，此限流電阻應(yīng)引以充分的重視。選用電阻限流式齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵時(shí)應(yīng)把串入的電阻去掉用熔絲或開關(guān)代替，選用電子限流式齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵時(shí)，此電阻值不能大于180Ω，否則由于供電回路電阻太大，造成現(xiàn)場(chǎng)儀表供電電壓太低而不能工作。有些DCS系統(tǒng)卡件供電電路中裝有一個(gè)限流電路，當(dāng)使用齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵則不能選用有功耗的齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵，一旦卡件供電電路限流值小于齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵的工作電流時(shí)，則會(huì)造成齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵無法工作。7．本質(zhì)安全防爆實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)防爆，所以現(xiàn)場(chǎng)儀表和齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵一起由防爆檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)防爆取證，(術(shù)語：聯(lián)合取證德國(guó)倍加福P+F安全柵是本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)的一種關(guān)聯(lián)設(shè)備，它的設(shè)計(jì)制造都嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，并要經(jīng)國(guó)家的防爆檢測(cè)機(jī)構(gòu)防爆鑒定取證后才能生產(chǎn)使用。)根據(jù)防爆檢測(cè)機(jī)構(gòu)給出的zui大電纜參數(shù)值Cc、Lc的大小，計(jì)算出電纜長(zhǎng)度、型號(hào)、滿足傳送距離的要求。工作原理齊納式德國(guó)倍加福P+F安全柵齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵原理示意圖如右圖二，它的原理簡(jiǎn)單、電路實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍，其原因如下：1．安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，并且該齊納式德國(guó)倍加福P+F安全柵的接地電阻必須小于1Ω，否則便失去防爆安全保護(hù)性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實(shí)際工程應(yīng)用中難以保證。2．要求來自危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)儀表必須是隔離型，否則通過齊納式德國(guó)倍加福P+F安全柵的接地端子與大地相接后信號(hào)無法正確傳送，并且由于信號(hào)接地，直接降低信號(hào)抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。3．齊納式德國(guó)倍加福P+F安全柵對(duì)電源影響較大，同時(shí)也易因電源的波動(dòng)而造成齊納式德國(guó)倍加福P+F安全柵的損壞。隔離式德國(guó)倍加福P+F安全柵德國(guó)倍加福P+F安全柵的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所，及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。與齊納德國(guó)倍加福P+F安全柵相比，隔離式德國(guó)倍加福P+F安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號(hào)處理單元三部分組成，基本功能電路如圖2所示。回路限能單元為德國(guó)倍加福P+F安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的回路供電電路和用于儀表信號(hào)采集的檢測(cè)電路。信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)德國(guó)倍加福P+F安全柵的功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般需要采用兩線制傳輸方式的配電器，既要為諸如壓力變送器等一次儀表提供24V 配電電源，同時(shí)又要對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算、和進(jìn)行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號(hào)，供后面的二次儀表或其它儀表使用。但一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不但需要兩線制傳輸，既提供配電電源又有信號(hào)隔離功能，同時(shí)還需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止電源高壓與信號(hào)之間的混觸，利用電流、電壓雙重化限制回路，把進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—德國(guó)倍加福P+F安全柵。隔離式德國(guó)倍加福P+F安全柵，基本有檢測(cè)端德國(guó)倍加福P+F安全柵和操作端德國(guó)倍加福P+F安全柵兩種類型。檢測(cè)端德國(guó)倍加福P+F安全柵與兩線制變送器配套使用；操作端德國(guó)倍加福P+F安全柵與電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門配套使用。也有信號(hào)輸入等類型隔離式德國(guó)倍加福P+F安全柵。由于隔離式德國(guó)倍加福P+F安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，不僅能防止危險(xiǎn)能量從本安端子進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)，提高系統(tǒng)的本安防爆性能，而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 24VDC 電源經(jīng)DC-AC-DC變換后，輸出模塊電路所需要的多種電壓。檢測(cè)端隔離式德國(guó)倍加福P+F安全柵的原理是：模塊電路將通過本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?.2-1VDC后，送入模塊內(nèi)進(jìn)行采集、放大、運(yùn)算和進(jìn)行抗干擾處理后，再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號(hào)，供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個(gè)隔離的18.5∽28.5VDC電壓，通過本安能量限制電路做為供給兩線制變送器的工作電壓。本安能量限制電路能限制大電流或高電壓的危險(xiǎn)信號(hào)竄入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)。操作端隔離式德國(guó)倍加福P+F安全柵的原理是：將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mA DC信號(hào)隔離后再輸出4-20mA DC 的信號(hào)，通過本安能量限制電路供給電氣轉(zhuǎn)換器或現(xiàn)場(chǎng)的電氣閥門定位器使用。別稱德國(guó)倍加福P+F安全柵又稱安全保持器。本安回路的安全接口，它能在安全區(qū)（非本質(zhì)安全）和危險(xiǎn)區(qū)（本質(zhì)安全）之間雙向傳遞電信號(hào)，并可限制因故障引起的安全區(qū)向危險(xiǎn)區(qū)的能量轉(zhuǎn)遞。一般德國(guó)倍加福P+F安全柵有齊納式和隔離式。本安型德國(guó)倍加福P+F安全柵應(yīng)用在本安防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它是安裝于安全場(chǎng)所并含有本安電路和非本安電路的裝置，電路中通過限流和限壓電路限制了送往現(xiàn)場(chǎng)本安回路的能量，從而防止非本安電路的危險(xiǎn)能量串入本安電路，它在本安防爆系統(tǒng)中稱為關(guān)聯(lián)設(shè)備，是本安系統(tǒng)的重要組成部分。本安防爆系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)備，是指安裝在安全場(chǎng)所，本安電氣設(shè)備與非本安電氣設(shè)備之間的相連的電氣設(shè)備。由于德國(guó)倍加福P+F安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無論控制室設(shè)備處于正常或故障狀態(tài)，德國(guó)倍加福P+F安全柵都能確保通過它傳送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。中國(guó)國(guó)家儀器儀表防爆安全監(jiān)督站是中華人民共和國(guó)地區(qū)監(jiān)督生產(chǎn)安全防爆產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)，對(duì)本安型德國(guó)倍加福P+F安全柵產(chǎn)品有著嚴(yán)格、科學(xué)、詳細(xì)的規(guī)定，只有通過該監(jiān)督站認(rèn)證的企業(yè)及其所開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品才具備符合標(biāo)準(zhǔn)的安全性能，否則可能會(huì)給使用方的設(shè)備、人員和生產(chǎn)造成無可估量的損害。
中級(jí)會(huì)員
第16年
會(huì)員_a.png)