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淄博迪安特自动化控制工程有限公司

技术交流资料目录第一部分防爆基础知识1.1可燃性气体的爆炸特性1.2常用防爆类型的防爆原理1.3爆炸危险场所的分区1.4爆炸危险场所的电气设备选型第二部分传感器基础知识第三部分产品介绍第一部分防爆基础知识1.1可燃性气体的爆炸特性1.2常用防爆类型的防爆原理1.3爆炸危险场所的分区1.4爆炸危险场所的电气设备选型防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性

爆炸是物质从一种状态，经过物理或化学变化，突然变成另一种状态，并放出巨大的能量。急剧速度释放的能量，将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。爆炸必须具备的三个条件：

1）爆炸性物质：能与氧气（空气）反应的物质，包括气体、液体和固体。（气体：氢气，乙炔，甲烷等；液体；酒精，汽油；固体；粉尘，纤维粉尘等。）防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性2）氧气：空气。

3）点燃源：包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。

防止爆炸，就是要避免爆炸发生的三个条件同时存在。由于氧气（空气）无处不在，难以控制。因此，控制易爆气体和引爆源为两种最常见的防爆原理。而在仪表行业中还有另外一种防爆原理；控制爆炸范围。防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性仪表中常见的三种防爆原理：控制易爆气体控制爆炸范围控制引爆源

防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性控制易爆气体人为地在危险场所（我们把同时具备发生爆炸所需的三个条件的工业现场称为危险场所）营造出一个没有易爆气体的空间，将仪表安装在其中，典型代表为正压型防爆方法Exp。防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性

工作原理是：在一个密封的箱体内，充满不含易爆气体的洁净气体或惰性气体，并保持箱内气压略高于箱外气压，将仪表安装在箱内。常用于再线分析仪表的防爆和将计算机、PLC、操作站或其它仪表置于现场的正压型防爆仪表柜。

防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性控制爆炸范围人为地将爆炸限制在一个有限的局部范围内，使该范围内的爆炸不致于引起更大范围的爆炸。典型代表为隔爆型防爆方法Exd。防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性

工作原理：为仪表设计一个足够坚固的壳体，按标准严格地设计、制造和安装所有的界面，使在壳体内发生的爆炸不致于引发壳体危险性气体（易燃气体）的爆炸。隔爆防爆方法的设计与制造规范极其严格而且安装、接线和维修的操作规程也非常严格。该方法决定了隔爆的电器设备、仪表往往非常笨重，操作须断电等，但许多情况下也是最有效的办法。防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性控制引爆炸源人为地消除引爆源，既消除足以引爆的火花，又消除足以引爆的表面温升，典型代表为本质安全型防爆方法Exi。防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性

工作原理是：利用安全栅技术，将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内。按照国际标准和我国的国家标准，当安全栅安全区一侧所接设备发生任何故障（不超过250V电压）时，本质安全防爆方法确保危险现场的防爆安全。Exia级本质安全设备在正常工作、发生一个故障、发生二个故障时均不会是爆炸性气体混合物发生爆炸。因此该方法是最安全可靠的防爆方法。防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性可燃性气体的安全参数1.爆炸界限—可燃性气体与空气的混合物只有在某个浓度范围内才能爆炸.

此范围的低限称为:爆炸下限(﹪LEL)

此范围的高限称为:爆炸上限当空气中可燃性气体的浓度低于爆炸下限的

1/4(25﹪LEL)时,该环境是安全的.防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性气体名称爆炸下限(vol﹪)爆炸上限(vol﹪)甲烷5.015丙烷2.19.5氢气4.075.6乙醇3.519乙炔1.582几种常见的可燃性气体的爆炸界限防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性2.引燃温度(自燃温度)

引燃爆炸性气体的最低温度在没有明火的情况下,可燃性气体的温度达到某一温度时,由于内部氧化放热加剧而自动着火(也叫自燃),该温度称作引燃温度(自燃温度).

防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性气体名称引燃温度℃气体名称引燃温度℃甲烷537乙炔305丙烷466氢气560丁烷365乙醚170汽油260氨630几种常见可燃性气体的引燃温度(自燃温度)防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性

在工程上不允许设备的表面温度超过环境中相应的可燃气体的自燃温度,以避免由于过高温度引起点燃危险.3.温度组别防爆标准将可燃气体按照其自燃温度分为6组.防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性温度组别电气设备的最高表面温度可燃气体的自燃温度常见爆炸性气体T1≤450℃＞450℃氢气、丙烯腈等46种T2≤300℃＞300℃乙炔、乙烯等47种T3≤200℃＞200℃汽油、丁烯醛等36种T4≤135℃＞135℃乙醛、四氟乙烯等6种T5≤100℃＞100℃二硫化碳T6≤85℃＞85℃硝酸乙脂和亚硝酸乙脂温度组别,设备表面温度和可燃气体的自燃温度之间关系防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性按照上表,可以方便地选用防爆电气产品的温度组别.

例如:已知环境中存在甲烷,则须选择T1组别以上的防爆电气产品.

已知环境中存在二硫化碳,则须选择T5

组别以上的防爆电气产品.

防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性4.最小点燃能量(MICR):

在存在可燃性气体的环境中,一个电路的一次放电正好足够点燃可燃性气体,这个电路总能量的最小值,称为最小点燃能量(MICR).

工程上可以采取限制电路中能量的方法来避免电路断开或闭合时产生的电火花点燃周围环境中的可燃性气体,根据这一原理可以设计成本质安全型电路.防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性

气体最小点燃能量(MICR)甲烷0.28mj正丁烷0.25mj异丁烷0.52mj乙烯0.096mj氢气0.019mj一些可燃性气体的最小点燃能量(MICR):防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性5.最大安全间隙(MESG):

在标准规定的实验条件下,一个装置内的可燃性气体被点燃后产生的爆炸火焰穿过25mm长的接合面,不能点燃外壳外部环境的爆炸性气体时,结合面两部分之间的最大间隙.

根据这一原理可以设计成隔爆型电路.防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性气体最大安全间隙(MESG)mm甲烷1.14丙烷0.92乙炔0.37氢气0.29氨气3.17一些可燃性气体的最大安全间隙(MESG)防爆基础知识--可燃性气体的爆炸特性级别MESGMICRⅠ1.141ⅡAMESG≧0.9MICR＞0.8ⅡB0.9＞MESG＞0.50.8＞MICR＞0.45ⅡC0.5＞MESG0.45＞MICR根据可燃性气体的最小点燃能量(MICR)及最大安全间隙(MESG),将可燃性气体分级:防爆基础知识-常用防爆类型的防爆原理本质安全型

Ex

i隔爆型

Exd防爆基础知识-常用防爆类型的防爆原理

本质安全型Exi在规定的实验条件下,(设备的电路)正常工作或规定的故障状态下产生的点火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性气体.本质安全的主要措施是限制电路中的能量,使产生的火花的能量小于相应的最小点燃能量.主要措施:

安全栅—限制电路中的电压和电流防爆基础知识-常用防爆类型的防爆原理

隔爆型Exd能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力,并阻止内部的爆炸向外传播.两个基本条件:1.外壳具有足够的机械强度

2.与外界的接缝和孔隙小于相应的最大安全间隙防爆基础知识-爆炸危险场所的分区爆炸危险场所分为0区,1区,2区

0区:爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所

1区:在正常运行时,可能出现爆炸性气体环境的场所

2区:在正常运行时,不可能出现爆炸性气体环境,如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所防爆基础知识-爆炸危险场所的电气设备选型电气设备防爆等级0区ia1区i,d,e,p2区以上所选设备爆炸危险场所的电气设备选型防爆基础知识-爆炸危险场所的分区

有关毒性气体，如：氨气、一氧化碳、硫化氢等，对人体的损害不仅包括立即的伤害，如身体不适、发病、死亡等等，而且包括对于人体长期的危害，如致残、癌变等等。防爆基础知识-爆炸危险场所的电气设备选型

有毒气体TWASTELIDLHMAC氨气（NH3）253550030一氧化碳（CO）25--150030氯气（CL2）0.51301氰化氢（HCN）104.7500.3硫化氢（H2S）101530010一氧化氮（NO）25--100--二氧化硫（SO2）2510015VOC*

50100----常见有毒有害气体的TWA（8小时统计权重平均值）、STEL（15分钟短期暴露水平）、IDLH（立即致死量）（ppm）和MAC（车间最大允许浓度）mg/m3。第二部分传感器基础知识气体传感器种类繁多。按所用气敏材料及气敏特性不同，可分为半导体式、接触燃烧式、电化学式等。

传感器基础知识1.半导体气体传感器这种传感器主要使用半导体气敏材料。自从1962年半导体金属氧化物气体传感器问世以来，由于具有灵敏度高、响应快等优点，得到了广泛的应用，目前已成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。半导体气体传感器是利用气敏元件的电流或电压随气体含量变化而变化的原理工作的。主要有MOS二极管式和结型二极管式，以及场效应管式气体传感器。检测气体包括天然气、液化石油气、氢气等可燃气体,广泛应用于城市燃气、制药等行业。

传感器基础知识

其工作原理，如图所示，主要是利用半导体材料对空气中氧分子的吸附和脱附引起半导体电势垒的变化。在正常情况下，氧气分子大量吸附在半导体材料表面，造成电势垒的增加，从而减小电子的流动，当空气中可燃性气体分子增加时，可燃性气体在半导体表面发生燃烧，减少了半导体材料表面的氧气分子，造成电势垒的减少，从而增加电势垒的流动。检测此变化，相对应检测出可燃性气体浓度的变化。传感器基础知识.

电子流动方向电势垒o2传感器基础知识2.接触燃烧式气体传感器

它的原理是：用一个双路电桥（一般称作惠斯通电桥）检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质，不论何种易燃气体，它在催化剂作用下在传感器表面氧化燃烧，产生的热量使电热丝升温，从而使其电阻值发生变化，测量电阻变化从而测量出气体浓度。接触燃烧式气体传感器在环境温度下非常稳定，并能对爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测，普遍应用于石油、化工等行业的可燃性气体的监测和报警。

传感器基础知识

其工作原理，如图所示。在正常情况下，催化传感器工作在某一恒定温度T时，其对应的电阻值为R，当空气中出现可燃气体时，可燃气体在催化剂的作用下，在传感器表面发生燃烧，引起温度产生ΔT的变化，从而引起电阻阻值产生ΔR的变化，利用桥式电路便可检测出气体浓度。传感器基础知识

电阻R催化剂温度T催化剂传感器基础知识

LEL气体检测器原理图传感器基础知识3.电化学式气体传感器其工作原理是：将两个反应电极--工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中，然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后计算出气体的浓度。电化学式气体传感器具有对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且结构简单，能在常温下使用等特点，主要用于毒性气体的测量。

传感器基础知识

电化学式传感器检测原理传感器基础知识气体传感器的发展方向目前，国内外对新的气敏材料和气体传感器的研究非常活跃，其主要研究和发展方向主要集中在以下几点：首先，开发新的气敏材料。主要措施是在传统的半导体气敏材料SnO,SnO2,Fe2O3中掺杂一些元素，目前有很多这方面的研究报道；其次是研制和开发复合型和混合型半导体气敏材料和高分子气敏材料，使这些材料对不同气体具有高灵敏度、高选择性、高稳定性。传感器基础知识

另外，开发新的气体传感器，应用新材料、新工艺和新技术，对气体传感器的机理做进一步研究，使传感器更加微型化和多功能化，并具有性能稳定、使用方便、价格低廉等特点。同时，进一步采用计算机技术实现气体传感器的智能化。气体传感器和计算机技术相结合，出现了智能气体传感器--电子鼻。国内外已成功开发了鉴别和检测食品、香料等的电子鼻。研制开发新型仿生气体传感器-仿生电子鼻是未来气体传感器发展的主要方向。

第三部分产品介绍

随着计算机技术的发展，将气体传感器和计算机技术相结合，开发出了智能气体检测报警装置，它是由探测器与报警控制器组成的气体安全检测仪器。探测器可以固定安装在有气体泄漏的室内、外危险场所。当空气中有可燃性气体或毒性气体泄漏时，探测器即发出与气体在空气中浓度成比例的电信号，该电信号传送给报警控制器时，报警控制器即显示该气体的浓度。当被测气体浓度达到或超过设定的报警浓度时，报警控制器即发出报警并输出有关开关控制信号，提示操作人员采取安全措施或启动有关自动控制装置，从而起到保障工厂安全生产，避免重大火灾爆炸事故发生的作用。

产品介绍目前此类报警器的主要技术指标有：

1.检测原理：半导体式，接触燃烧式，电化学式；

2.检测气体：甲烷、丁烷、醇、烯、酮、丙烷、汽油等ⅡC级T3组可燃气体及毒性气体；

3.测试范围：0——100%LEL，0——2000ppm；

4.报警设定：低限25%LEL（可任意设定）；高限50%LEL；

5.响应时间：小于30S；

6.恢复时间：小于60S；

7.报警方式：声、光报警；

8.防爆方式：本质安全型,隔爆型；

9.温度范围：主机0~＋40℃，探测器－40℃~＋70℃；

10.大气压力：86~106kpa；

11.湿度范围：小于95%RH；产品介绍气体检测报警器的应用知识及探测器布点安装位置的选择目前，国内生产的可燃性气体报警器探测器，几乎全部采用气体自由扩散式，其安装位置及点数（探测器回路数量）的选择是十分重要的。对于要监测一个三维空间，且规模较大的工业生产回路，往往不是少数几个监测点就能确保效果的。因此对于布点疏密程度，上下高度以及可能泄漏点的距离等等都是比较复杂的问题，即要考虑投资的合理性和可接受程度，更要考虑投资的切实效果，以确保安全生产。目前有些国家或大型产业部门已经将此纳入安全法规，作出种种可燃气体安全检测的布点原则和设置数量的规定。例如，对可能产生可燃气体泄漏的生产装置及仓储场所，货轮的船舱等等场所，必须配置固定式可燃气体报警装置全天候监测，否则不许开工运行。产品介绍在安装使用可燃气体报警器时要考虑以下几点：

1．首先弄清要监测的装置或车间有哪些可能的泄漏点，并推算出它们的泄漏压力、单位时间的可能泄漏量、泄漏方向等，画出棋格分布图，并根据推测的严重程度分成A、B、C三种等级。

2．根据场所的主导风向，空气可能的环流现象及空气流动上升趋势，以及车间的空气自然流动的习惯通道等，来综合推测当发生大量泄漏时可燃气体平面上的自然扩散趋势方向图。

3．再根据泄漏气体的比重（大于空气或小于空气）并结合空气流动上升趋势，最后综合成泄漏的立体流动趋势图。

4．根据已形成的本监测范围的可燃性气体泄漏的立体流动概念，就可以在其流动的下风位置作出初始设点方案。

5．然后再研究泄漏点的泄漏状态，看其是微漏还是呈喷射状泄漏。如果是微漏，则设点的位置就要稍靠近泄漏点。如果呈喷射状的泄漏，则稍远离泄漏点，综合这些状况拟定最终设计方案。产品介绍6．对于一个大中型可能有可燃性气体泄漏的车间，有关规定建议每相距6-10米设置多个监测点。7．对于一个无人值守的小型且不是连续运行的泵房，要注意发生可燃气体泄漏的可能性。特别在北方地区，冬季门窗关闭的情况下，一旦发生可燃性气体泄漏时，将会很快达到爆炸下限浓度。一般在主导风向下风位置设置一检测点，如厂房面积较大可设置多个监测点。8．对于可能产生燃气泄漏的场所，如大型发电机组，炼油厂的加氢装置，电化厂的电解车间，盐酸合成炉车房，存放有氢气钢瓶的仓库，有气相色谱分析仪的化验室等场所，要将探测器安装在泄漏点的上方平面上。9．对于比重大于空气的气体诸如烷烃类、丁烷、沼气、烯烃类、液化石油气、汽油及煤油等，要将探测器安装在低于泄漏点的下方平面上，并需注意周围环境特点，例如室内通风不畅部位、地沟、现场通往控制室的地下电缆沟、有密封盖子的污水槽等容易积聚可燃气体的地方。这些环境，都是不可忽略的安全监测对象。产品介绍标定报警系统由传感器和控制器共同实现，标定也就包含对两者的标定。

1.传感器标定目前本公司的传感器有两种信号输出形式，分别是标准电流信号输出和mV信号输出两种形式。对于mV信号输出的传感器，由于不是标准信号，无需要进行标定，仅需要对标准电流信号输的传感器进行标定，如ES2000T-H2S，ES2000T-CO等。产品介绍标定步骤如下：

a.

确认传感器供电电压为标准的24V；

b.

确认传感器接线正确（有三线制和两线制的区别，具体的见产品说明书）；

c.

将电流表拨至20mA档，并将其串联在信号输出与电源地之间；

d.

接通电源，至少上电老化三分钟；

e.确认传感器处于干净清新的空气中（对于氧气传感器需通

100%N2），调节零点电位器，使电流表显示值为4mA(电位器位置见具体产品的说明书，一般本产品在出厂前均以按要求调节好，不需要太大的调节)产品介绍f.

通入标准浓度的满度气体，待示值稳定后，调节满度电位器，使电流表显示值为20mA,也可以用低于标准浓度的气体标定满度，输出电流大小应为4+标定气体的浓度/满度气体的浓度X16（mA），建议不要采用满度50%以下的气体对传感器满度进行标定；g.

如必要，重复e、f步骤。产品介绍2.控制器标定控制器的标定分为两类，一类是需要手动调节电位器，如TON90AC另一类是数字调节（进入功能状态后,选择标定功能,由控制器自动完成调节），如ES2000型、TON90AT型。（TON90AA无需要调节零点，只需要调节满度）。

A.电位器调节型：控制器与传感器一一对应，当更换传感器后或者由于传感器漂移出现较大误差甚至报传感器故障时，需重新对控制器进行重新标定，标定步骤如下：产品介绍⑴系统上电至少三分钟；

⑵对于催化传感器，建议通电老化半小时，对于半导体式的，最好通电老化一天以上，以于电化学式的传感器，建议通电老化十分钟以上；

⑶确认传感器处于干净清新的空气中（对于电流型信号输入的控制器可以直接接4mA标准电流信号）；

⑷对TON90AC（旧）将拨码开关2号拨至ON，再将量程电位器1W4逆时针调至顶（听到轻微的一声响），然后回调14圈，调节零点电位器1W3，至控制面板显示1~2格后，再轻调至显示零格，完成零点标定，将2号开关拨至OFF进入正常测量状态。

⑸对TON90AC（新）将拨码开关2号拨至ON，调节ZERO电位器（电位器位置见板或者说明书），调节电位器，使控制面板显示1~2格后，然后轻调到显示零格，按控制面板RESET键确认调，完成零点完成，将2号开关拨至OFF进入正常测量状态。