S2002、S2004、S2022齊納安全柵

一、概述
    ◆MTL700、LB800、LB900、S2000系列齊納安全柵是我公司新推出的安全柵系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品按照GB3836.4—2000[爆炸性氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型"i"]中有關(guān)規(guī)定制造生產(chǎn)。經(jīng)國(guó)家防爆質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心防爆檢測(cè)合格，并取得防爆合格證書(shū)。
    ◆LB900系列齊納安全柵，可與各種現(xiàn)場(chǎng)一次儀表如變送器(數(shù)字通迅的智能變送器、4—20mA模擬信號(hào)的普通變送器、國(guó)產(chǎn)變送器)、電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門(mén)定位器、各類(lèi)熱電偶、熱電阻、開(kāi)關(guān)(觸點(diǎn)及模擬開(kāi)關(guān))、流量?jī)x表(渦輪、腰輪、刮板、旋渦等流量變送器)、電磁閥及各種特殊儀表組成本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)，用于現(xiàn)代化工業(yè)的自動(dòng)化過(guò)程控制，廣泛地應(yīng)用在石油、化工、醫(yī)藥、船舶等領(lǐng)域。以限制危險(xiǎn)能量進(jìn)入具有爆炸性危險(xiǎn)氣體環(huán)境的可靠設(shè)備。
    ◆S2000系列齊納安全柵的用途和LB900系列相同，其特點(diǎn)是安全柵的端電阻降低了，給設(shè)計(jì)部門(mén)和用戶選用安全柵的范圍擴(kuò)寬了。
二、安全柵與一次儀表配套要求
    1、所選配的安全柵與一次儀表都應(yīng)取得經(jīng)過(guò)國(guó)家防爆檢驗(yàn)部門(mén)頒發(fā)的防爆合格證書(shū)，并經(jīng)過(guò)防爆檢驗(yàn)單位確認(rèn)后可組成本安防爆系統(tǒng)。
    2、電纜和一次儀表都是貯能設(shè)備，必須按安全柵的防爆參數(shù)加以計(jì)算，審核無(wú)誤方可配用。(此條件未考慮電源能量)。
本安防爆系統(tǒng)基本組合條件為：
Uo≤Ui
Io≤li
Co≥Ci+Co
Lo≥Li+Lo
其中：Uo最高輸出電壓
Io最大輸出電流
Co最大負(fù)載電容
Lo最大負(fù)載電感
Ui一次儀表允許的最高輸入電壓
li一次儀表允許的最大輸入電流
Ci一次儀表最大內(nèi)部等效電容
Li一次儀表最大內(nèi)部等效電感
Cp連接導(dǎo)線(或電纜)允許的最大分布電容
Lp連接導(dǎo)線(或電纜)允許的最大分布電感
3、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定本安能級(jí)限制為：
ⅡC級(jí)：20 μJ
ⅡB級(jí)：60 μJ   
當(dāng)一次儀表與安全柵的本安限制能級(jí)不同時(shí)，聯(lián)合組成防爆系統(tǒng)后只能降級(jí)使用。

三、結(jié)構(gòu)及工作原理
1、結(jié)構(gòu)
LB900，S2000系列齊納安全柵采用統(tǒng)一的外形和安裝尺寸，安全柵電路用阻燃環(huán)氧樹(shù)脂澆封在殼體內(nèi)，各接線端子問(wèn)的爬電距離、電氣間隙及材料的相對(duì)泄痕指數(shù)都符合GB3836.4和GB3836.1中的有關(guān)規(guī)定。

2、工作原理
◆齊納安全柵基本電路

◆電路由快速熔斷器FAI，限壓元件VDl、VD2(齊納二極管或二極管)，限流電阻R1(電阻器或非線性元件)三部分組成。
◆正常操作條件下，非本安端1、2之間所加的電壓低于最高壓Vma×(更低于齊納二極管的齊納電壓)，此時(shí)VDI、VD2處于不導(dǎo)通狀態(tài)，除有極微小的漏電流以外，是“開(kāi)路”狀態(tài)，安全柵電路等效于一個(gè)電阻串聯(lián)在信號(hào)回路內(nèi)，只要漏電流小于規(guī)定值，安全柵電路不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。
◆當(dāng)非本安端發(fā)生故障，例如在非本安端1、2之間因某種原因混入高電壓，使齊納二極管VDl、VD2反向擊穿，呈“導(dǎo)通”狀態(tài)，此時(shí)齊納二管VDl、VD2把混入的高電壓限制在齊納電壓上，在安全柵的本安端3、4上不會(huì)出現(xiàn)高電壓，齊納二極管一旦導(dǎo)通以后，其電流急劇上升(雪崩過(guò)程)把串聯(lián)在電路中的熔斷器FAl瞬時(shí)熔斷，切斷了至現(xiàn)場(chǎng)的高電壓，防止了高電壓引爆現(xiàn)場(chǎng)爆炸性物質(zhì)的危險(xiǎn)，從而保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及人員的安全。
◆當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)(危險(xiǎn)區(qū)內(nèi))發(fā)生故障，例如負(fù)載短路了，安全柵電路中的限流電阻R1立即起限流作用，把短路電流限制在某一個(gè)電流值之內(nèi)，這個(gè)電流值是安全值，故現(xiàn)場(chǎng)也是安全的。
◆齊納安全柵的安全保護(hù)作用，實(shí)際上是對(duì)能量的限制作用，在本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)中對(duì)能量的限制作用。在本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)中，由于安全柵的功能，所以不論發(fā)生任何故障都保證傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)(危險(xiǎn)區(qū))的能量是一個(gè)安全值(不會(huì)點(diǎn)燃規(guī)定的分級(jí)、分組爆炸性氣體混合物)，從而確?，F(xiàn)場(chǎng)安全。
四、技術(shù)規(guī)格及主要參數(shù)
a)防爆標(biāo)志：[Ex(Ia)]ⅡC、[Ex(Ib)]ⅡC、[Ex(Ib)]ⅡB
b)安裝位置：安全區(qū)域
c)安裝方式：DlN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌(35mm)安裝或?qū)Я鳁l母線安裝；M4螺栓間距11.5mm
d)最高允許電壓：250VAC／DC
e)環(huán)境條件：連續(xù)使用溫度-10℃?+45℃；貯存溫度-40℃?+80℃；相對(duì)濕度5?95％RH
f)主要參數(shù)見(jiàn)表4一]、4—2、4—3、4—4、4—5

a)安全柵的最大允許負(fù)載參數(shù)是最大允許電容Co和最大允許電感Lo。
b)表中所列的數(shù)值表示用于||c氣氛(氫氣)，對(duì)于||B和ll A氣氛，其最大允許負(fù)載參數(shù)分別為表中氣列數(shù)值3倍和8倍。
c)安全柵和“貯能”儀表(如變送器)連接時(shí)，這些儀表和連接導(dǎo)線都是安全柵的負(fù)載。導(dǎo)線的最大允許電纜參數(shù)Cc和Lc
應(yīng)等于或小于安全柵的最大允許負(fù)載參數(shù)Co和Lo減去儀表輸入端未經(jīng)保護(hù)的電容Ci和Li，即滿足下列的條件：Cc≤Co—Ci：Lc≤Lo—Li
d)電纜本身的分布參數(shù)一般由電纜生產(chǎn)廠給出，對(duì)于沒(méi)有給出分布參數(shù)的儀表信號(hào)電纜可按Cc=60?100PF／m和L／R=250μH／Ω來(lái)計(jì)算電纜長(zhǎng)度。
e)儀表中未經(jīng)保護(hù)的電容Ci和Li電感由防爆檢測(cè)機(jī)構(gòu)在認(rèn)證儀表時(shí)予以給出。
六、安全柵的實(shí)際應(yīng)用
LB900系列納安全柵應(yīng)用舉例
1．變送器
◆智能變送器(ST3000、SMAR、1151S、MOOR)：
智能變送器和安全柵組成本安防爆系統(tǒng)時(shí)，要求安全柵具備數(shù)字通訊功能。當(dāng)變送器供電電源電壓波動(dòng)范圍大的情況下，選用LB901(LB901 R)齊納安全柵。該安全柵內(nèi)部具備電壓浮動(dòng)性能在供電電源電壓22?35VD(：變化時(shí)，都能保證提供變送器1 3V以上穩(wěn)定電壓(工作電流20mA，負(fù)載250Ω)，同時(shí)具備數(shù)字通訊功能。但該安全柵的功耗為35mAmaX(工作電流20mA，供電電壓35VDc時(shí))，所以請(qǐng)注意供電系統(tǒng)的供電能力。如果要求提供變送器的電壓在1 6VDC以上，請(qǐng)選用LB902(LB902R)安全柵。其功耗為50mAmax(工作電流20mA，供電申壓35VDC時(shí))。見(jiàn)，圖6—1，6—2當(dāng)供電電源電壓穩(wěn)定的情況下(24VDC?25.8VDC)，選用LB987s安全柵最理想，該安全柵無(wú)功耗，在電源電壓24VDC時(shí)，提供變送器的電壓≥1 2VDC，并具備數(shù)字通訊功能。
◆普通型變送器
當(dāng)供電電源電壓穩(wěn)定時(shí)(24v?25 8VDC)，選用LB930(LB930R)，LB987s最合適。當(dāng)供電電壓24VDc時(shí)，LB930(LB930R)提供給變送器電壓≥1 4VDC，LB987S提供給變送器的電壓≥1 2VDC。見(jiàn)圖6—3當(dāng)供電電源波動(dòng)時(shí)22V?35VDC范圍內(nèi))，請(qǐng)選用LB901(LB901R)或LB902(LB902R)。

◆國(guó)產(chǎn)DDZ一Ⅲ型變送器：
國(guó)產(chǎn)DDZ一Ⅲ型變送器要求供電電壓在1 6V以上，和安全柵組成本安防爆系統(tǒng)時(shí)，選用LB902(LB902R)可以滿足要求，該安全柵在供電電源電壓22?35VDC范圍內(nèi)都可提供變送器]6V以上電壓。但該安全柵有功耗(50mAmaX)，請(qǐng)注意系統(tǒng)供電能力。2、熱電阻
熱電阻測(cè)溫時(shí)，請(qǐng)選用LB955安全柵，該安全柵為雙通路交流極性型安全柵，提供對(duì)熱電阻的二根線保護(hù)，若需要對(duì)三線制熱電阻的三根線都提供保護(hù)，必須選用二只LB955安全柵，LB955為低內(nèi)阻安全柵(14Ω+14Ω)便于和測(cè)量?jī)x表配合。
在正常工作電壓時(shí)的漏電流在1μA以下，不影響測(cè)量精度。
3、熱電偶
熱電偶選用LB960安全柵，LB960為雙通路交流性安全柵，其內(nèi)阻在100Ω+100Ω。為消除環(huán)境條件對(duì)測(cè)量精度的影響，應(yīng)把補(bǔ)償導(dǎo)線一直連到二次儀表，并在那里進(jìn)行冷端補(bǔ)償，二次儀表選用高阻抗的測(cè)量?jī)x表。見(jiàn)圖6—5。
4、調(diào)節(jié)器輸出和電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門(mén)定位器配用
◆調(diào)節(jié)器輸出為集電極輸出回路：
選LB987S雙通路安全柵，提供雙線保護(hù)，內(nèi)阻350Ω。◆調(diào)節(jié)器輸出為發(fā)射極輸出回路：
選用LB928、LB940安全柵，LB928安全柵內(nèi)阻310 Ω，LB940
安全柵限流電路采用集成化變阻器電路，內(nèi)阻低，負(fù)載能力強(qiáng)。
 5、開(kāi)關(guān)
開(kāi)關(guān)量輸入輸出可選用LB987S安全柵，內(nèi)阻比較大(350Ω)，因此適用于小負(fù)載電流，例如CMoS電路，LED指示燈、小型繼電器(12V、20mA)等負(fù)載。
LB989安全柵可作為開(kāi)關(guān)量輸入，具有輸入阻抗高，負(fù)載能力強(qiáng)，能驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。見(jiàn)圖6—8LB985安全柵可作為接近開(kāi)關(guān)輸入，其端子5、6(另配)可直接作為干觸點(diǎn)，接DCS的數(shù)字量輸入卡。
6、電磁閥
單控電磁閥：選用LB907、LB908安全柵，供電電源電壓在22—35V范圍內(nèi)波動(dòng)都可正常工作?？刂崎_(kāi)關(guān)在供電電源正端選用LB908，控制開(kāi)關(guān)在負(fù)載選用LB907。
◆雙控電磁閥：
選用LB973雙通路安全柵，分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電磁閥線圈。
◆使用一臺(tái)LB973和一臺(tái)LB979安全柵可以和LLF300系列本安型閥門(mén)控制箱及本安型閥門(mén)回訊器組成一個(gè)本安型閥門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使用安全又方便。
7、應(yīng)變電橋
應(yīng)變電橋被廣泛用于各種稱(chēng)重系統(tǒng)中，當(dāng)與齊納安全柵組成一個(gè)本安系統(tǒng)時(shí)，一般要用二只或二只以上的齊納安全柵。可選用一只或二只并聯(lián)LB966(LB965)交流極性齊納安全柵作為供電回路保護(hù)。信號(hào)輸出回路可選用內(nèi)阻大的LB964交流極性齊納安全柵。