前言
1415954936304105.gif 本安型安全栅介绍
        本安型安全栅应用在本安防爆系统的设计中,它是安装于安全场所并含有本安电路的装置,电路采用限流和限压设计,尽可能限制处于危险场合中的电路电子能量串入本安电路中,它在本安防爆系统中称为关联设备,是本安系统的重要组成部分。
        本安型安全栅是介于现场设备与控制室设备之间的一个限制能量的电路,用来把控制室供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆危险气体的火花,又不能产生足以引爆危险气体的仪表表面温度,从而消除了引爆源。
        中国国家仪器仪表防爆安全监督站是中华人民共和国地区监督生产安全防爆产品的权威机构,对本安型安全栅产品有着严格、科学、详细的规定,只有通过该监督站认证的企业及其所开发生产的产品才具备符合标准的安全性能,否则可能会给使用方的设备、人员和生产造成无可估量的损害。
 
1415954936304105.gif 隔离式安全栅的结构形式

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电路原理

 
        采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构,同时符合本安型限制能量的要求,突出优点为用户应用带来了很大的受益,其优点表现为以下几方面:
        1 由于采用了三方隔离方式,因此无需系统接地线路,给设计及现场施工带来极大方便。
        2 对危险区的仪表要求大幅度降低,现场无需采用隔离式的仪表。
        3 由于信号线路无需共地,使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强,从而提高了整个系统的可靠性。
        4 隔离式安全栅具备更强的输入信号处理能力,能够接受并处理热电偶、热电阻、频率等信号,这是齐纳式安全栅所无法做到的。
        5 隔离式安全栅可输出两路相互隔离的信号,以提供给使用同一信号源的两台设备使用,并保证两设备信号不互相干扰,同时提高所连接设备相互之间的电气安全绝缘性能。
        隔离式安全栅可分为:
        检测端(或输入端)安全型:输入信号来自危险区,输出信号到安全区。
        操作端(或输出端)安全型:输出信号到危险区,输入信号来自安全区。
 
1415954936304105.gif 本安电气设备的安全等级

        本安电气设备及关联设备,按其使用场所或相连场所的安全程度可分为ia和ib二个安全等级。
        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。ia级的本安电气设备可用在0区、1区、2区危险场所。
        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。ib级的本安电气设备可用在1区、2区危险场所。

 
1415954936304105.gif 爆炸性危险场所的区域划分
        在安全防爆系统的设计及防爆产品的选型中,除了需要对爆炸性环境中存在的气体进行分级、分组外,还应根据爆炸性气体出现的频繁程度和持续时间对爆炸性气体危险场所进行区域划分:
 
0区爆炸性气混合物连续的或长间存在的场所

易燃点


难燃点

1区爆炸性气混合物有可能出现地场所
2区爆炸性气混合物不可能出现,或即使出现也是短暂时间
存在的场所

1415955134947645.gif 气体组别:
    Ⅰ组电气设备:用于易受甲烷影响的煤矿环境中。
    Ⅱ组电气设备:可用于除煤矿以外的爆炸危险环境中。
    Ⅱ组电气设备根据易燃性物质的不同点燃能量进一步细分。
    各组用大写英文字母区分,从下表中可以看出,ⅡC组所需要的点燃能量最少,即在该组电气设备中,ⅡC组设备具备对ⅡA、ⅡB组的通用性。
    常见易燃性物质的分组

典型气体分组标准

点燃特性

中国、IFC、欧洲北美
乙炔IICA易燃点



难燃点
氢气IICB
乙烯IIBC
丙烷IIAD
甲烷I 

1415955134947645.gif本安设备标志定义:
其中:Ex - 防爆标志
      ia - 防爆等级
      ⅡC- 气体组别
本公司产品防爆级别:Exia]ⅡC

1415955134947645.gif安全栅本安性能认证参数:
    安全栅本安性能认证参数由产品防爆认证时给出,参数含义如下:
        Ui:本安型仪表最高输入电压
        Ii:本安型仪表最大输入电流
        Pi:本安型仪表最大输入功率
        Uo:隔离式安全栅最高输出电压
        Io:隔离式安全栅最大输出电流
        Po:隔离式安全栅最大输出功率
        Ci:本安型仪表最大内部电容
        Li:本安型仪表最大内部电感
        Co:隔离式安全栅允许最大外部电容
        Lo:隔离式安全栅允许最大外部电感
        Cc:电缆最大允许电容
        Lc:电缆最大允许电感

1415955134947645.gif连接电缆:
    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,它的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
    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
1415955134947645.gif一般符合本安性能的电缆参数
    CK=0.1154μF/km
    LK=0.20mH/km
1415955134947645.gif本安回路系统参数防爆认证
    为保证设备的安全正常使用,本安回路系统各配置间必须满足以下条件
    1、本安电器设备的防爆标志级别不能高于安全栅的防爆标志级别
    2、关联设备、本安电气设备与连接电缆认证参数之间要符合以下不等式

1415955134947645.gif本安回路系统参数防爆认证
    为保证设备的安全正常使用,本安回路系统各配置间必须满足以下条件
    1、本安电器设备的防爆标志级别不能高于安全栅的防爆标志级别
    2、关联设备、本安电气设备与连接电缆认证参数之间要符合以下不等式

安全栅参数安全参数匹配条件

本安仪表参数+电缆参数

UoUi
IoIi
PoPi
CoCi+Cc
LoLi+Lc
安全栅安装注意事项:
    1 安全栅应安装在安全场所。
    2 隔离式安全栅本安端(蓝色端)和非本安端电路的连接导线在汇线槽中应分开铺设,各自采用独立的保护套管。本安侧的配线管道内不允许有其它电源线,包括其本安电路使用的电源线。
    3 通往危险场所的导线应选用有蓝色标记的本安导线,导线的软铜面积必须大于0.5mm2,绝缘强度应大500。
    4 在对隔离式安全栅进行通电调试前,必须注意隔离式安全栅的型号、接线方法、线路极性等是否符合设计及产品要求中的规定,否则可能对人身及设备造成伤害。
    5 严禁用兆欧表测试隔离式安全栅端子之间的绝缘强度。如要检查系统的绝缘强度,应先断开全部隔离式安全栅的接线,否则可能引起安全栅内部电路损坏。
    6 在现场对安全栅进行编程前,必须先将所有接线断开再接入编程器,然后通电编程,否则可能引起不良后果。
    7 与隔离式安全栅相连接的现场仪表,均应采用通过经国家认定的有关防爆检验部门进行防爆试验、并取得防爆合格证的仪表。
        NHR-A/B3系列隔离式安全栅是依据国家标准:GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第一部分:通用要求》和GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第四部分:本质安全型"i"》设计的产品。是控制室仪表与现场仪表之间的本质安全关联设备。本产品采用电磁耦合技术,实现电源、信号输入、信号输出的可靠隔离,比齐纳式安全栅更可靠和安全,且无需本安接地,大大增强了检测和控制回路的抗干扰能力,可广泛应用于工业过程控制中,需要本质安全防爆的场合。
    一、产品特征
    1、供电:直流独立供电
    2、通道数:单通道、双通道
    3、功能:信号隔离传输,变送转换,分配,报警设定。
    4、匹配信号及本安仪表
          电流、电压信号输入、输出
          二线制、三线制变送器输入
          热电偶、热电阻输入
          频率输入
          开关、接近开关输入
          驱动本安阀门、指示灯的本安电源输出。
          通信信号输入、输出
    二、通用技术规格
    1、工作电源:24V±10% DC
    2、安全隔离:安全侧与危险侧隔离电压2500Vrms,a.c
    3、绝缘强度:输入-输出:2500Vrms(1min)
                 输入-电源:2000Vrms(1min)
                 输出-电源:2000Vrms(1min)
    4、传输精度:0.2%FS
    5、使用环境条件:必须安装在不含爆炸性气体的安全环境中
           环境温度:0~50℃
           相对湿度:5%~95%RH(非结露)
    三、产品结构与外形图
    安装:35mm标准DIN导轨安装,安装在安全场所,尽可能垂直安装方式,以利于仪表内部热量散发,安装时请注意卡位稳定、牢固。
    接线端子:拔插式接线端子,蓝色端子接危险侧信号,绿色端子接安全侧信号。
    外形尺寸:宽×高×深:18.5×109×116.5mm
    整机重量:约150g

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安全栅主要功能一览表

仪表类型NHR-A31系列电压、电流输入检测端隔离栅
输入通道单通道或双通道
输入类型直流电压、直流电流
输出通道单通道或双通道
输出类型模拟量输出,RS-485信号输出,开关量输出,符合Modbus RTU协议
精度0.2%
本安端输入端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将危险区的电压或电流信号转换成标准的工业信号输送到安全区
仪表类型NHR-A32系列热电阻、热电偶输入检测端隔离栅
输入通道单通道或双通道
输入类型二三线制热电阻、四线制热电阻、标准热电偶
输出通道单通道或双通道
输出类型模拟量输出,RS-485信号输出,开关量输出,符合Modbus RTU协议
精度0.2%
本安端输入端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将危险区的温度信号转换成标准的工业信号输送到安全区
仪表类型NHR-A33系列变送器检测端隔离栅
输入通道单通道或双通道
输入类型直流电流
输出通道单通道或双通道
输出类型模拟量输出,RS-485信号输出,开关量输出,符合Modbus RTU协议
精度0.2%
本安端输入端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将危险区的电流信号转换成标准的工业信号输送到安全区,并可以具有24V配电功能
仪表类型NHR-A34系列频率输入检测端隔离栅
输入通道单通道
输入类型频率
输出通道单通道或双通道
输出类型模拟量输出,开关量输出
精度 
本安端输入端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将危险区的频率信号(正弦波,三角波等)转换成标准的工业信号输送到安全区
仪表类型NHR-A35系列开关量输入检测端隔离栅
输入通道单通道或双通道
输入类型触点开关、接近开关(频率≤5KHZ)
输出通道单通道或双通道
输出类型继电器或晶体管输出
精度 
本安端输入端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将危险区的数字信号隔离输送到安全区,并具有8V、10mA的配电功能
仪表类型NHR-A37系列485输入检测端隔离栅
输入通道单通道
输入类型RS-485半双工数字信号
输出通道单通道
输出类型RS-485半双工数字信号或RS-232数字信号输出
精度 
本安端输入端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合实现RS-485数字信号在危险区和安全区的双向通信,也可转换为RS-232信号隔离传输到安全区
仪表类型NHR-B31系列电压、电流输入操作端隔离栅
输入通道单通道或双通道
输入类型直流电压、直流电流
输出通道单通道
输出类型直流电压、直流电流
精度0.2%
本安端输出端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将安全区的电压或电流信号转换成标准的工业信号输送到危险区
仪表类型NHR-B35系列开关量输入操作端隔离栅
输入通道单通道或双通道
输入类型触点开关、接近开关(频率≤5KHZ)
输出通道单通道或双通道
输出类型继电器或晶体管输出
精度 
本安端输出端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将安全区的数字信号隔离输送到危险区
仪表类型NHR-B35系列12V驱动,开关量输出操作端隔离栅
输入通道单通道或双通道
输入类型开关量输入
输出通道单通道
输出类型数字信号
精度 
本安端输出端
防爆标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000
适用场合将安全区的数字信号隔离输送到危险区,常用于危险区的声光报警等
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