防爆认证之本安型防爆技术介绍

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，最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有了更为广阔的空间，特别是由于本质安全型（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。一、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，仪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。二、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，重量轻和造价低的特点，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、安全可靠性高。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安全可靠性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。本安技术是唯一可适用于0区危险场所的防爆技术。6、对于象热电偶等简单设备，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。三、本质安全设备及关联设备（一）、本安电气设备在国家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。1、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。2、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。（二）、关联设备（安全柵）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气设备。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，人员和生产的安全。本安系统回路的示意图如下：四、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区和II区危险场所均适用）和爆炸性气体混合物的种类（即包括所有可燃性气体），具有高度的安全性、可维护性和经济性。（一）、现场本安设备从现场设备的储能元件的角度考虑，使处于爆炸性气体危险环境的现场设备按照本安防爆要求设计，对其中包含的电容和电感储能元件采取相应措施，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：符号参数含义Ux最高输入电压施加到本质安全电路连接装置上，而不会使本质安全性能失效的最高电压（交流峰值或直流）Ix最大输入电流施加到本质安全电路连接装置上，而不会使本质安全性能失效的最大电流（交流峰值或直流）Px最大输入功率当电气设备与外部电源连接不使本质安全性能失效时，可能在电气设备内部消耗的本质安全电路的最大输入功率Cx最大内部等效电容通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效电容Lx最大内部等效电感通过电气设备连接装置出现的电气设备总等效电感（二）、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，使连接线缆称为储能元件。它们在信号传输的过程中不可避免的存储能量，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线缆不会被外部电磁场干扰影响及与其他回来混触，又要限制线缆长度和感应电动势带来的附加非本安能量，以此来确定电缆的允许分布电容和电感，世界各防爆检验机构主要采取以集中参数的方式来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：电缆最大允许分布电容：Cc = Ck L电缆最大允许分布电感：Lc = Lk 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 L：实际配线长度（三）、关联设备（安全栅）从控制室设备配置角度考虑，该部分电气回路必须具备无论设备处于正常工作状态还是故障状态，均能够将从安全场所的非本安回路传到危险场所的本案设备的能量限制在点火极限（最小点燃能量）以下的保护功能。安全栅本安性能的基本参数：符号参数含义Um安全栅最高允许电压保证安全栅本安端的本安性能，允许非本安端可能输入的最高电压Uoc安全栅最高开路电压在最高允许电压范围内本安端开路时电压最大值Isc安全栅最大短路电流在最高允许电压范围内本安端短路时的电流最大值Po安全栅最大输出功率能从电气设备获得的本质安全电缆最大功率Ca安全栅允许分布电容保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电容La安全栅允许分布电感保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电感（四）、本安系统组合的条件为保证设备的安全正常使用，本安系统各配置间必须满足以下条件。现场本安设备的防爆标志级别不能高于安全栅的防爆标志级别；关联设备、现场本安设备与连接电缆参数之间要满足以下不等式。安全栅参数安全参数匹配条件本安仪表参数与电缆参数UocUxIscIxCaCx+CkLaLx+Lk（五）、本安系统现场布线原则整个系统的接线必须按检验机构认可的系统组成。慎防本安回路与非本安回路混触。从控制室到现场的本安电缆与非本安电缆分别敷设在各自的汇线槽内，中间用隔板分开，汇线槽带盖，以防外部机械操作损伤。从现场接线盒或汇线槽引到本安仪表的电缆敷设在钢管内，以防机械损伤及电磁感应引起的危险。本安电缆和非本安电缆不公用一根金属线管和同一个现场接线盒。连接电缆及其钢管，端子板应有蓝色标志（或缠上蓝色胶带），以便识别。齐纳式安全栅的接地汇流条及接地装置须满足安全柵的使用说明书及国家有关电气安全规程的要求。多个本安电路或关联电路不应共用同一电缆（电缆线芯分别屏蔽者除外）或共处同一钢管内（用屏蔽导线除外）。五、本安系统认证（一）、认证标准国家标准GB3836.1-2010爆炸性环境第1部分：设备通用要求国家标准GB3836.4-2010爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备国家标准是等效采用IEC 60079标准，并做了相应补充与修改。（二）、认证机构及认证标志深圳中诺检测技术有限公司立足于华南地区，是一家专注防爆认证和煤安认证检测机构，业务涵盖国内防爆合格证、欧盟ATEX认证、国际IECEx认证、防爆产品设计、现场防爆检查、煤安&矿安认证等。为客户提供从防爆设计、检测认证、安装、检修、现场检查等一站式服务。我们拥有大型的防爆实验室和国内先进的仪器设备，可为各种类型的爆炸性危险环境用设备、矿用电器、工厂用电器、防爆电机等防爆类产品提供质量判定，新产品的型式试验等服务。实验室配备了防爆试验槽、隔爆性能试验系统、落锤式冲击试验机、跌落