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本安型防爆系统与防爆认证
日期：2024-11-19 11:21
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摘要：本安型防爆系统与防爆认证
一、本安防爆技术
本安防爆技术是目前**被标准化适合于0区的技术。对于自动化仪表，常用的防爆形式依次是本安型、隔爆型和增安型。然而由于电子技术的飞速发展和低功耗电子器件的不断诞生，使本安防爆技术的推广和应用了更为广阔的空间。特别是由于本质**型(也称“本安型”)防爆形式与其他防爆形式相比，不仅具有结构简单，适用范围广，而且还具有易操作和维护方便等特点，因此这种抑制点火源能量为防爆手段的本安防爆已为仪表制造商和用户接受。
1、本安防爆技术的基本原理
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。本安就是通过限制电火花和热效应两个可能的点燃源的能量来实现的。在正常工作和故障状态下当仪表可能产生的电火花或热效应的能量小于这个能量时，低度表不可能点燃爆炸性危险气体而产生爆炸。原理是从限制能量入手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证仪表在正常工作或发生短接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。
2、本安防爆技术的特点
本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。通常对于氢气(ⅡC)环境，必须将电路功率限制在1.3W左右。由此可见，本安技术能很好的适用于工业自动化仪表。
与其他任何防爆型式相比，采用本安防爆技术可给工业自动化仪表带来以下技术和商务上的特点。
1)、不需要设计制造工艺复杂、体积庞大且又笨重的隔爆外壳，因此，本安仪表具有结构简单、体积小、重量轻和造价的特点。据资料，建立一个本安型和隔爆型开关传输回路的费用之比约为1：4.
2)、可在带电工况下进行维护、标定和更换仪表的部分零件等。
3)、**可靠性高。本安仪表不会因为紧固螺栓的丢失或外壳结合面锈蚀、划伤等人为原因而降低仪表的**可靠性。
4)、由于本安防爆技术是一种“弱电”技术，因此，本安仪表的使用可以避免现场工程技术人员的触电伤亡事故的发生。
5)、适用范围广。本安技术是唯壹可适用于0区危险场所的防爆系统。
6)对于像热电偶等简单设备，不需特别认证即可接入本安防爆系统。
综上所述，对于自动化仪表而言，本安防爆技术是一种比较理想的防爆技术，它也必将被广泛应用于现场总线智能化仪表及其系统的设计。
3、本质**设备及关联设备
两种：本安电气设备和关联设备。
1)、本安电气设备
在标准所规定的条件下(包括正常工作和规定故障条件)，产生的任何电火花和热效应尚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，如变送器、接近开关等。
简单电气设备
根据制造商的技术条件，电气参数值均不超过1.2V，<0.1A,<25mW，<20uJ的电气设备，它们无需防爆认证。可以自由地配置在本安回路中。如：电阻(包括可变电阻)、发光二极管、开关、热电偶、热电阻、应变仪。
2)、关联设备(**栅)
一种安装在**场所，本安电气设备与非本安电气设备之间相连的电气设备。
**栅能将窜入到现场本安设备的能量限制在**值内，从而确保现场设备、人员和生产的**。本安系统回路的示意图如下：
4、本安电气设备的分类
1)、类别
基于标准GS3836.1《爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求》规定的电气设备分类原则，本安仪表可分为两类：
I类：煤矿用本安仪表(mining industry)
Ⅱ类：工厂用本安仪表(surface industry)
Ⅱ类工厂用本安仪表，跟气体分组一样，可进一步分为A、B、C三级。
2)、级别
本安仪表及关联设备，按其使用场4所或相连场所的**程度可分为ia和ib二个级别。
ia级是指在正常工作、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。即ia级仪表在大考虑二个计数故障情况下也不致于产生**失效。
ib级是指在正常工作和一个计数故障情况下不能点燃爆炸性气体混合物。显然，ia级仪表的**程度要比ib级仪表高，ib级仪表仅考虑仪表产生一个故障时不会产生**失效，但若仪表出现**次计数故障时，就可能会产生**失效。
因此，ib级本安仪表的**程度要比ia级仪表差，它跟隔爆和增安等防爆型式的仪表一样只适用于1区和2区危险场所。相应的，ib级本安关联设备可与1区和2区危险场所的本安仪表或设备相连接。而ia级本安仪表可以用于危险等级高的0区危险场所;ia级本安关联设备可与0区危险场所的本安仪表或设备相连接。ia级本安设备是所有防爆型式中**程度高的一种。
3)、设备温度等级
设备温度等级规定了设备表面的高允许温度值。这主要基于技术和经济上的考虑。在绝大部分情况下，工作时是有较低温度等级的设备购买和**费用较高。通过比较，选用本安设备将更加有效和经济。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部分。设备温度等级一定要小于使用在该危险场所环境中可燃物质的点燃温度，否则会引起燃烧爆炸。
5、防爆标志
本安仪表的防爆标志跟其他防爆型式的防爆标志一样，它实质上是仪表所适用的爆炸性危险场所的代号。
通常一个爆炸性危险场所需用三个参量来定义。
1)、危险场所区域 反映可能出现危险气体的频率或持续时间，亦即产生爆炸的危险程度。2)、危险性气体的种类，即气体组别考虑可能出现的危险气体的点燃能量。
3)、危险气体的引燃温度，即气体温度组别考虑可能出现的危险气体的点燃温度。
相应地，本安仪表的防爆标志也必须在“Ex”防爆标记后，依次表达出仪表可适用的区域、气体组别和温度组别三个参量。
本安电气设备防爆标志
例如，防爆标志ExiaIIBT4表示本安设备可适用于气体组别不高于II类B级，气体引燃温度不低于T4(135℃)的0区危险场所。
关联设备(**栅)防爆标志
例如，防爆标志[Exia]IIB表示**栅可适用于气体组别不高于II类B级的0区危险场所。
二、本安系统的基本构成
本安系统是通过限制电气能量而实现电气防爆的电路系统，且不限制使用场所(其中ia等级在0区、I区、II区危险场所均适用)和爆炸性气体混合物的种类(限包括所有可燃性气体);具有高度的**性、可维护性和经济性。构成一个本安系统的示意图。
1、现场本安设备
从现场设备的储能元件角度考虑，使处于爆炸性气体危环境中的现场设备按照本安防爆要求设计，对其中包含的电感和电容等储能元件回路采限相措施，并使其尽可能减少的同时，考虑回路元件的功耗及温升问题，以保证该设备不论是正常工作还是故障状态，均不会产生由火花和热源引起的点燃。即现场设备必须是本安设备。
现场本安设备具有本安性能的主要参数：
*高输入电压(Ui)
施加到本质**电路连接装置上，而不会使本质**性能失效的*高电压(交流峰值或直流)。 *大输入电流(Ii)
施加到本质**电路连接装置上，而不会使本质**性能失效的*高电流(交流峰值或直流)。 *大输入功率(Pi)
当电气设备与外电源连接不使本质**性能失效时，可能在电气设备内部消耗的本质**电路的*大输入功率。
*大内部等效电容(Ci)
通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效内电容。
*大内部等效电感(Li)
通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效内电感。
2、连接电缆
从系统布线工程角度考虑，由于连接电缆存在分布电容和分布电感，使连接电缆成为储能元件。它们在信号传输过程不可避免地存储能量，一旦当线路出现开路或短路时，这些储能就会以电火花或热效应的形式释放出来，影响系统的本安性能。因此既要保证连接传输电缆不会受到外界电磁场干扰影响及与其他回路混触，又要限制布线长度和感应电动势所带来的附加非本安能量，依此来确定电缆的允许分布电容和允许分布电感，世界各防爆检验机构主要采取以集中参数的方式考虑电缆分布参数的方法。
连接电缆本安性能的基本参数如下：
电缆*大允许分布电容(Ci) (Cc)=(Ck)*L
电缆*大允许分布电感(Lc) (Lc)=(Lk)*L
式中Ck--电缆单位长度分布电容; Lk--电缆单位长度分布电感; L--实际配线长度
本安防爆技术是目前**被标准化适合于0区的技术。对于自动化仪表，常用的防爆形式依次是本安型、隔爆型和增安型。然而由于电子技术的飞速发展和低功耗电子器件的不断诞生，使本安防爆技术的推广和应用了更为广阔的空间。特别是由于本质**型(也称“本安型”)防爆形式与其他防爆形式相比，不仅具有结构简单，适用范围广，而且还具有易操作和维护方便等特点，因此这种抑制点火源能量为防爆手段的本安防爆已为仪表制造商和用户接受。
1、本安防爆技术的基本原理
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。本安就是通过限制电火花和热效应两个可能的点燃源的能量来实现的。在正常工作和故障状态下当仪表可能产生的电火花或热效应的能量小于这个能量时，低度表不可能点燃爆炸性危险气体而产生爆炸。原理是从限制能量入手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证仪表在正常工作或发生短接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。
2、本安防爆技术的特点
本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。通常对于氢气(ⅡC)环境，必须将电路功率限制在1.3W左右。由此可见，本安技术能很好的适用于工业自动化仪表。
与其他任何防爆型式相比，采用本安防爆技术可给工业自动化仪表带来以下技术和商务上的特点。
1)、不需要设计制造工艺复杂、体积庞大且又笨重的隔爆外壳，因此，本安仪表具有结构简单、体积小、重量轻和造价的特点。据资料，建立一个本安型和隔爆型开关传输回路的费用之比约为1：4.
2)、可在带电工况下进行维护、标定和更换仪表的部分零件等。
3)、**可靠性高。本安仪表不会因为紧固螺栓的丢失或外壳结合面锈蚀、划伤等人为原因而降低仪表的**可靠性。
4)、由于本安防爆技术是一种“弱电”技术，因此，本安仪表的使用可以避免现场工程技术人员的触电伤亡事故的发生。
5)、适用范围广。本安技术是唯壹可适用于0区危险场所的防爆系统。
6)对于像热电偶等简单设备，不需特别认证即可接入本安防爆系统。
综上所述，对于自动化仪表而言，本安防爆技术是一种比较理想的防爆技术，它也必将被广泛应用于现场总线智能化仪表及其系统的设计。
3、本质**设备及关联设备
两种：本安电气设备和关联设备。
1)、本安电气设备
在标准所规定的条件下(包括正常工作和规定故障条件)，产生的任何电火花和热效应尚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，如变送器、接近开关等。
简单电气设备
根据制造商的技术条件，电气参数值均不超过1.2V，<0.1A,<25mW，<20uJ的电气设备，它们无需防爆认证。可以自由地配置在本安回路中。如：电阻(包括可变电阻)、发光二极管、开关、热电偶、热电阻、应变仪。
2)、关联设备(**栅)
一种安装在**场所，本安电气设备与非本安电气设备之间相连的电气设备。
**栅能将窜入到现场本安设备的能量限制在**值内，从而确保现场设备、人员和生产的**。本安系统回路的示意图如下：
4、本安电气设备的分类
1)、类别
基于标准GS3836.1《爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求》规定的电气设备分类原则，本安仪表可分为两类：
I类：煤矿用本安仪表(mining industry)
Ⅱ类：工厂用本安仪表(surface industry)
Ⅱ类工厂用本安仪表，跟气体分组一样，可进一步分为A、B、C三级。
2)、级别
本安仪表及关联设备，按其使用场4所或相连场所的**程度可分为ia和ib二个级别。
ia级是指在正常工作、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。即ia级仪表在大考虑二个计数故障情况下也不致于产生**失效。
ib级是指在正常工作和一个计数故障情况下不能点燃爆炸性气体混合物。显然，ia级仪表的**程度要比ib级仪表高，ib级仪表仅考虑仪表产生一个故障时不会产生**失效，但若仪表出现**次计数故障时，就可能会产生**失效。
因此，ib级本安仪表的**程度要比ia级仪表差，它跟隔爆和增安等防爆型式的仪表一样只适用于1区和2区危险场所。相应的，ib级本安关联设备可与1区和2区危险场所的本安仪表或设备相连接。而ia级本安仪表可以用于危险等级高的0区危险场所;ia级本安关联设备可与0区危险场所的本安仪表或设备相连接。ia级本安设备是所有防爆型式中**程度高的一种。
3)、设备温度等级
设备温度等级规定了设备表面的高允许温度值。这主要基于技术和经济上的考虑。在绝大部分情况下，工作时是有较低温度等级的设备购买和**费用较高。通过比较，选用本安设备将更加有效和经济。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部分。设备温度等级一定要小于使用在该危险场所环境中可燃物质的点燃温度，否则会引起燃烧爆炸。
5、防爆标志
本安仪表的防爆标志跟其他防爆型式的防爆标志一样，它实质上是仪表所适用的爆炸性危险场所的代号。
通常一个爆炸性危险场所需用三个参量来定义。
1)、危险场所区域 反映可能出现危险气体的频率或持续时间，亦即产生爆炸的危险程度。2)、危险性气体的种类，即气体组别考虑可能出现的危险气体的点燃能量。
3)、危险气体的引燃温度，即气体温度组别考虑可能出现的危险气体的点燃温度。
相应地，本安仪表的防爆标志也必须在“Ex”防爆标记后，依次表达出仪表可适用的区域、气体组别和温度组别三个参量。
本安电气设备防爆标志
例如，防爆标志ExiaIIBT4表示本安设备可适用于气体组别不高于II类B级，气体引燃温度不低于T4(135℃)的0区危险场所。
关联设备(**栅)防爆标志
例如，防爆标志[Exia]IIB表示**栅可适用于气体组别不高于II类B级的0区危险场所。
二、本安系统的基本构成
本安系统是通过限制电气能量而实现电气防爆的电路系统，且不限制使用场所(其中ia等级在0区、I区、II区危险场所均适用)和爆炸性气体混合物的种类(限包括所有可燃性气体);具有高度的**性、可维护性和经济性。构成一个本安系统的示意图。
1、现场本安设备
从现场设备的储能元件角度考虑，使处于爆炸性气体危环境中的现场设备按照本安防爆要求设计，对其中包含的电感和电容等储能元件回路采限相措施，并使其尽可能减少的同时，考虑回路元件的功耗及温升问题，以保证该设备不论是正常工作还是故障状态，均不会产生由火花和热源引起的点燃。即现场设备必须是本安设备。
现场本安设备具有本安性能的主要参数：
*高输入电压(Ui)
施加到本质**电路连接装置上，而不会使本质**性能失效的*高电压(交流峰值或直流)。 *大输入电流(Ii)
施加到本质**电路连接装置上，而不会使本质**性能失效的*高电流(交流峰值或直流)。 *大输入功率(Pi)
当电气设备与外电源连接不使本质**性能失效时，可能在电气设备内部消耗的本质**电路的*大输入功率。
*大内部等效电容(Ci)
通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效内电容。
*大内部等效电感(Li)
通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效内电感。
2、连接电缆
从系统布线工程角度考虑，由于连接电缆存在分布电容和分布电感，使连接电缆成为储能元件。它们在信号传输过程不可避免地存储能量，一旦当线路出现开路或短路时，这些储能就会以电火花或热效应的形式释放出来，影响系统的本安性能。因此既要保证连接传输电缆不会受到外界电磁场干扰影响及与其他回路混触，又要限制布线长度和感应电动势所带来的附加非本安能量，依此来确定电缆的允许分布电容和允许分布电感，世界各防爆检验机构主要采取以集中参数的方式考虑电缆分布参数的方法。
连接电缆本安性能的基本参数如下：
电缆*大允许分布电容(Ci) (Cc)=(Ck)*L
电缆*大允许分布电感(Lc) (Lc)=(Lk)*L
式中Ck--电缆单位长度分布电容; Lk--电缆单位长度分布电感; L--实际配线长度
