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[性氣體環(huán)境用防爆電氣設備本質(zhì)安全型"i"]中有關(guān)規(guī)定制造生產(chǎn)。經(jīng)國家防爆質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心防爆檢測合格，并取得防爆合格證書。
◆LB900系列齊納安全柵，可與各種現(xiàn)場一次儀表如變送器(數(shù)字通迅的智能變送器、4—20mA模擬信號的普通變送器、國產(chǎn)變送器)、電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器、各類熱電偶、熱電阻、開關(guān)(觸點及模擬開關(guān))、流量儀表(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)的自動化過程控制，廣泛地應用在石油、化工、醫(yī)藥、船舶等領(lǐng)域。以限制危險能量進入具有性危險氣體環(huán)境的可靠設備。
◆S2000系列齊納安全柵的用途和LB900系列相同，其特點是安全柵的端電阻降低了，給設計部門和用戶選用安全柵的范圍擴寬了。
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取得經(jīng)過國家防爆檢驗部門頒發(fā)的防爆合格證書，并經(jīng)過防爆檢驗單位確認后可組成本安防爆系統(tǒng)。
2、電纜和一次儀表都是貯能設備，必須按安全柵的防爆參數(shù)加以計算，審核無誤方可配用。(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最大負載電容
Lo最大負載電感
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連接導線(或電纜)允許的最大分布電容
Lp連接導線(或電纜)允許的最大分布電感
3、按國家標準規(guī)定本安能級限制為：
ⅡC級：20 µJ
ⅡB級：60 µJ
當一次儀表與安全柵的本安限制能級不同時，聯(lián)合組成防爆系統(tǒng)后只能降級使用。
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)氧樹脂澆封在殼體內(nèi)，各接線端子問的爬電距離、電氣間隙及材料的相對泄痕指數(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VDI、VD2處于不導通狀態(tài)，除有極微小的漏電流以外，是“開路”狀態(tài)，安全柵電路等效于一個電阻串聯(lián)在信號回路內(nèi)，只要漏電流小于規(guī)定值，安全柵電路不會影響系統(tǒng)的正常工作。
◆當非本安端發(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“導通”狀態(tài)，此時齊納二管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上不會出現(xiàn)高電壓，齊納二極管一旦導通以后，其電流急劇上升(雪崩過程)把串聯(lián)在電路中的熔斷器FAl瞬時熔斷，切斷了至現(xiàn)場的高電壓，防止了高電壓引爆現(xiàn)場性物質(zhì)的危險，從而保護了現(xiàn)場設備及人員的安全。
◆當現(xiàn)場(危險區(qū)內(nèi))發(fā)生故障，例如負載短路了，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電流值之內(nèi)，這個電流值是安全值，故現(xiàn)場也是安全的。
◆齊納安全柵的安全保護作用，實際上是對能量的限制作用，在本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)中對能量的限制作用。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(危險區(qū))的能量是一個安全值(不會點燃規(guī)定的分級、分組性氣體混合物)，從而確保現(xiàn)場安全。
四、技術(shù)規(guī)格及主要參數(shù)
a)防爆標志：[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標準導軌(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℃；相對濕度5?95％RH
f)主要參數(shù)見表4一]、4—2、4—3、4—4、4—5
a)安全柵的最大允許負載參數(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)，對于||B和ll A氣氛，其最大允許負載參數(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，這些儀表和連接導線都是安全柵的負載。導線的最大允許電纜參數(shù)Cc和Lc
應等于或小于安全柵的最大允許負載參數(shù)Co和Lo減去儀表輸入端未經(jīng)保護的電容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，對于沒有給出分布參數(shù)的儀表信號電纜可按Cc=60?100PF／m和L／R=250µH／Ω來計算電纜長度。
e)儀表中未經(jīng)保護的電容Ci和Li電感由防爆檢測機構(gòu)在認證儀表時予以給出。
六、安全柵的實際應用
LB900系列納安全柵應用舉例
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，要求安全柵具備數(shù)字通訊功能。當變送器供電電源電壓波動范圍大的情況下，選用LB901(LB901 R)齊納安全柵。該安全柵內(nèi)部具備電壓浮動性能在供電電源電壓22?35VD(：變化時，都能保證提供變送器1 3V以上穩(wěn)定電壓(工作電流20mA，負載250Ω)，同時具備數(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)，所以請注意供電系統(tǒng)的供電能力。如果要求提供變送器的電壓在1 6VDC以上，請選用LB902(LB902R)安全柵。其功耗為50mAmax(工作電流20mA，供電申壓35VDC時)。見，圖6—1，6—2當供電電源電壓穩(wěn)定的情況下(24VDC?25.8VDC)，選用LB987s安全柵最理想，該安全柵無功耗，在電源電壓24VDC時，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
當供電電源電壓穩(wěn)定時(24v?25 8VDC)，選用LB930(LB930R)，LB987s最合適。當供電電壓24VDc時，LB930(LB930R)提供給變送器電壓≥1 4VDC，LB987S提供給變送器的電壓≥1 2VDC。見圖6—3當供電電源波動時22V?35VDC范圍內(nèi))，請選用LB901(LB901R)或LB902(LB902R)。
◆國產(chǎn)DDZ一Ⅲ型變送器：
國產(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，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)，請注意系統(tǒng)供電能力。2、熱電阻
熱電阻測溫時，請選用LB955安全柵，該安全柵為雙通路交流極性型安全柵，提供對熱電阻的二根線保護，若需要對三線制熱電阻的三根線都提供保護，必須選用二只LB955安全柵，LB955為低內(nèi)阻安全柵(14Ω+14Ω)便于和測量儀表配合。
在正常工作電壓時的漏電流在1µA以下，不影響測量精度。
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)境條件對測量精度的影響，應把補償導線一直連到二次儀表，并在那里進行冷端補償，二次儀表選用高阻抗的測量儀表。見圖6—5。
4、調(diào)節(jié)器輸出和電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門定位器配用
◆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，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，負載能力強。
5、開關(guān)
開關(guān)量輸入輸出可選用LB987S安全柵，內(nèi)阻比較大(350Ω)，因此適用于小負載電流，例如CMoS電路，LED指示燈、小型繼電器(12V、20mA)等負載。
LB989安全柵可作為開關(guān)量輸入，具有輸入阻抗高，負載能力強，能驅(qū)動大電流負載。見圖6—8LB985安全柵可作為接近開關(guān)輸入，其端子5、6(另配)可直接作為干觸點，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)波動都可正常工作。控制開關(guān)在供電電源正端選用LB908，控制開關(guān)在負載選用LB907。
◆雙控電磁閥：
選用LB973雙通路安全柵，分別驅(qū)動兩個電磁閥線圈。
◆使用一臺LB973和一臺LB979安全柵可以和LLF300系列本安型閥門控制箱及本安型閥門回訊器組成一個本安型閥門自動控制系統(tǒng)，使用安全又方便。
7、應變電橋
應變電橋被廣泛用于各種稱重系統(tǒng)中，當與齊納安全柵組成一個本安系統(tǒng)時，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。信號輸出回路可選用內(nèi)阻大的LB964交流極性齊納安全柵。
七、選擇合適的安全柵
為一個特定的應用實例選擇合適的齊納安全柵通常并不困難，只要對LB900、S2000系列齊納安全柵的特性有基本的了解，并充分注意應用情況的具體要求就可以準確選型，在本樣本中，就許多應用場合提供了標準的選型方案和應用實例，而對一些具體的應用場合難以確定選型時，可按以下步驟逐步進行，將使問題最終得到解決。
1、首先應確認，LB900、S2000系列齊納安全柵適用的現(xiàn)場所屬防爆分區(qū)、分級、分組為防爆區(qū)域氣體分級(1l A，||B，ll C)和溫度組別(T1?T 6)；其次要確定該現(xiàn)場儀表與LB900系列齊納安全柵是否經(jīng)防爆檢測機構(gòu)取證認可。
2、在選定采用LB900、S2000系列齊納安全柵后，還應該考察該應用場合是否已配備有完善的本安地，否則，應考慮新建立一個本安地。
3、選擇所需極性的齊納安全柵，安全柵的極性有正極性(+)、負極性(-)和交流極性(ac)。
4、按要求保護的線路數(shù)量(單路，雙路)，選用單通路，雙通路以實現(xiàn)最經(jīng)濟的選型，當然，也可用它們的組合形式。
5、按需要傳輸?shù)轿ｋU區(qū)域現(xiàn)場儀表所需的電壓和電流值，確定所選齊納安全柵的工作電壓和端電阻，以保證現(xiàn)場儀表對電源的最低需要。在選擇端電阻時，如果回路中有較大的電流時，要確認端電阻不致引起過大的回路壓降。在高阻抗回路中，通常是電壓轉(zhuǎn)換電路，該電阻與儀表的輸入電阻之比不應過大 。例如，對于熱電偶檢測回路來說，當檢測儀表的輸入電阻為1 M Ω時，一個端電阻為1 KΩ的齊納安全柵會導致0.1％的測量誤差。
6、根據(jù)選用儀表在聯(lián)合取證時給出的最大允許電纜參數(shù)值，Cc、Lc或L／R的大小和選用電纜的型號及其
八、安裝與接地
A)安裝方式：二種安裝方式
1)DlN標準導軌(35mm)安裝，直接將安全柵卡到DlN導軌上。
2)導流條安裝
a)在寬20mm的銅排上，橫向鉆兩個間距11.5 mm、孔徑為ø4.5 mm的安裝孔，將安全柵兩接地螺栓插入擰緊，并將銅排可靠接地。
b)安裝位置：無腐蝕性氣體、無強烈振動的安全場所。
c)接線端子序號
非本安端子：1，2本安端子：3，4
d)端子5、6接地電阻應不大于4 Ω，接地線電阻應不大于1Ω。
。
九、接線
1、LB900．系列接線圖2、S2000系列接線圖
十、注意事項
a)安全柵應安裝在非危險區(qū)。
b)安全柵的本安端和非本安端的接線不可接錯，導線需分開敷設。
c)禁止用兆歐表直接測試安全柵端子之間的絕緣。如果檢查系統(tǒng)線路時，必須斷開全部安全柵接線。
d)安全柵一旦損壞，用戶不得自己修復，應予以更換。
e)禁止利用齊納安全柵的地線進行電焊等強電操作，以免造成大批齊納安全柵同時燒毀。
f)選用二次儀表時，必須確認與安全柵相連所有二次儀表的工作電壓或其內(nèi)部可能產(chǎn)生的電壓最高值不超過齊
納安全柵的最高允許電壓250VDC／AC。
g)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(現(xiàn)場無危險氣體)應把安全柵的全部接線斷開，確認系統(tǒng)調(diào)試成功后，再將安全柵接線接上并投入使用。
h)務必注意對本安電路的配線方法及連接導線的限制條件：
])本質(zhì)安全線路與非本質(zhì)安全線路在匯線槽及保護管中須分開敷設；
2)本安端導線選用蘭色；
3)連接導線的絕緣強度應大于500V；
4)熱電偶引線應用補償導線；
i)安全柵的安裝使用和維護除應遵守本說明書以外，還必須嚴格遵守GB3836.15—2000《性氣體環(huán)境電氣設備第1 5部分：危險場所電氣安裝(煤礦除外)》的有關(guān)規(guī)定。
注意：齊納安全柵一旦損壞，用戶不得修復重用，應予以更換
