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石油化工防爆技术要求

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石油化工 防爆 技术 要求
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,本质安全的起源,,,,爆炸三角形,,,危险区域,,,,,,,空气,,可燃气体,,热量,爆炸,本质安全的起源,煤矿电铃系统(大约1910年),,,断路火花,裸导线,电铃,电池,绞车操作人员,,气体, 温度和区域的划分,,代表性气体,气体划分,易燃性,乙炔氢气乙烯丙烷甲烷,Group IICGroup IICGroup IIBGroup IIAGroup I (mining),Class I, Group AClass I, Group BClass I, Group CClass I, Group D(No classification),易引燃,,,,,,,,,IEC 标准,北美标准,气体, 温度和区域的划分,易燃物体在一定的温度下会发生爆炸,此时并没有火花产生。 这个温度称作 点燃温度 of that material 仪表的温度必须不超过所处气体的点燃温度,爆炸,,,,氨水 630 甲烷 595 氢气 560 丙烷 470 乙烯 425 丁烷 365,气体点燃温度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,700,600,500,400,300,200,100,,,,,,,T1,,,,T2,,,T3,,,,,T6,,,T4,T5,仪表温度级别,,,,,,,,,环己烷259 二 乙醚170二硫化碳 100,,气体, 温度和区域的划分,,,,1区:,2区:,0区:,易燃易爆气体长期连续存在(〉1000小时/年),易燃易爆气体在正常工作时会在一定时间存在( 〉10小时《1000小时/年),易燃易爆气体在故障时才会存在 (《10小时/年),区域的划分是根据可燃性气体存在的几率和存在时间的长短来决定的。,,,,,区域划分 ....举例,,,,,,Liquidsurface,,,,Zone 0,Zone 1,Zone 2,,,3m 通风孔,,,,3m,,,,,3m,,水池,,,,本质安全的起源及原理,本质安全设计的基本目标,,1. 限制电压2. 限制电流3. 限制贮存的电能,电压和电流特性,,,,,,,,,,,,,,短路电流,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,点燃不发生,,,,V,o/c,I,s/c,简单的电阻性电源的输出特性,,,,,V,o/c,,,,,,I,s/c,,R,Ignitionoccurs,点燃发生,开路电压,定义,是指一个由设备和连接导线组的系统,其中系统中任何一部分的电火花或热效应都不会导致危险场所的爆炸,本质安全系统 ------------,,,Exia,二个故障保持本质安全,0区,1区和2区,本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念,<故障>是指决定设备安全性的元器件的故障,本质安全的等级,本质安全的等级,,,本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念,<故障>是指决定设备安全性的元器件的故障,Ex ia,Ex ib,二个故障保持本质安全,一个故障保持本质安全,0 区,1区和2区,1区和2区,,,,本质安全系统,危险场所 安全场所,,,,,,认证的危险场所设备,认证的安全场所设备,,,,本质安全接口,危险场所 安全场所,,,,,,认证的危险场所设备,认证的危险场所设备,认证的安全场所设备,认证的接口,未经认证的安全场所设备,简单设备,,简单设备定义:,危险场所设备可以是认证的贮能设备 (例如,仪表)或未经认证的“简单设备”,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,例如:,,,,,,,,,,根据制造商的技术条件,电气参数值均不超过 1.2 V, 0.1A, 20mJ 或 25 mW的电气设备,它们无需认证或标志。,,,,简单本质安全系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,危险场所 安全场所,认证的接口,未经认证的危险场所简单设备,未经认证的安全场所设备,小元件松弛法,简单设备,可定为T4温度组别的前提条件是 :,认证接口的匹配功率 :,元件的表面积 >20mm , < 10cm,,,1) 可能的例外:一些热敏元件,白炽灯丝,2) 接线盒和开关通常可认定为 T6,2,2,注:--,,< 1.3W,(Tamb= 40C 时)< 1.2W,(Tamb= 60C 时)< 1.0W,(Tamb= 80C 时),,,,电压和电流限制网络,,,,,,,限流电阻,箝位齐纳二极管,最大输出电流=Vz,R,,,,,,,,V,Z,,输出,输入,,R,(危险场所),(安全场所),基本的并联二极管安全栅,,,,,,,,,,,,,Vz,,,,,,本质安全等级 (ia ,ib )的评定,需要考虑元件故障,电阻通常为线绕电阻,被认为是故障开路型,二级管应按试验等级要求设计成双重化或三重化,熔断器,,,,,,,,,,安全场所接线端(非本安端),,危险场所接线端(本安端),,,安全栅熔断器,,,,,,,,,,,,,熔断器额定值的选择应起到保护二极管的作用, 但它与安全栅的短 路电流没有直接关系,250V rms最大值,CENELEC和其它标准要求将熔断器浇封在安全栅内, 以使熔断器不能被替换,,,熔断器,,,,,,,,,,,,,MTL安全栅安全描述,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,安全栅通常根据它们的安全参数来描述:最常的安全栅安全描述是: 28V 93mA 300R,,CLR,Vz,,,,,,,这里 V = 28 volts 限流电阻 (CLR) = 300R,z,,,,,安全场 所接线端(非本安端),,危险场所接线端(本安端),,,齐纳二极管特性,,,,,,(正常齐 纳电压),Vz Vwkg,+ve二极管电流,-ve 二极管电流,(正常工作电压),10 礎,-V,+V,,,,,,,,,,,,,,,,,,,正向偏压,反向偏压,,-+,,+,,最大电压(V),工作特性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,340R,,,,,,,,,V out,V in,端电阻大于安全限流电阻,非本安端最高允许电压低于安全电压 (即本安端输出电压),,,,,,*,*,对28V, 300R安全栅而言,V wkg=25.5,,V max=26.6,,,端电阻,单通路齐纳安全栅,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Vz,正极性,负极性,无极性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Vz,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Vz,,,,,,,,+VE,,-VE,,,~,,,,,V,+,-,,,,,V,+,-,,,,,~,,,,,,,,,,,,,,,,双通路齐纳安全栅,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,双通路安全栅的二个通路尽管不一定具有相同的电压,但它们几乎都具有相同的极性,安装较简单,可节省空间和成本,,,,,,,,安全场所接线端,,危险场所接线端,,,,,,现场设备,二线都不接地,,,,,,,,,,,0V参考点,,二个极性通路,,,变送器的 本安认证参数:,V < 30V,I < 300 mA,W < 1.3 W,C < 20nF,L < 10µH,安全栅的参数不能大于 V , I 和 W -,多数变送器的最小工作电压是12DC,多数的现场仪表的负载电阻是250 欧姆,i,i,i,i,i,i,i,i,安全性,如何认证?,工作性,能否工作?,EEx ia IIC T4,,本安系统的认证,安全场所电源故障,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,现场安装仪表,隔离的内部元件,设备接地连线,安全栅汇流排,X,1,X,,仪表系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,L,E,N,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电流隔离,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,危险场所电路,认证的变压器,认证的元件,,,,,,,,,,能量限制,,安全场所接线端,危险场 所接线端,,,,,电源,,,,安全隔离,安全场所电路,故障条件下的电流隔离器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,现场安装仪表,隔离的内部元件,设备接地连线,仪表系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,L,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,E,,N,隔离安全栅同齐纳栅的比较,无功耗回路供电向变送器供电电压低精度高需要本安接地价格低频率相应高安装密度高不可维修,最高为2VA功耗需要单独供电向变送器供电电压高精度0.1%无需本安接地价格高有频率限制安装密度低可维修,
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