1、儀表安全原理
當(dāng)易爆物質(zhì)、氧氣、引爆源這三種情況同時出現(xiàn)時，就會引起爆炸。如果我們能消除任意一個爆炸形成的條件，就能保障現(xiàn)場儀表設(shè)備的安全。空氣中的氧氣無法控制，因此控制易爆物質(zhì)和控制引爆源是目前較為常用的安全原理。在儀表行業(yè)，控制爆炸范圍也被列為常用的安全原理。
安全柵能夠限制現(xiàn)場儀表的電能量，使其無法產(chǎn)生能夠引爆的火花和引爆的儀表表面溫度。本質(zhì)安全技術(shù)能夠消除隱患，保證現(xiàn)場的安全。
圖1 隔離式安全柵功能結(jié)構(gòu)示意圖
2、危險區(qū)域危險性的分類、分級、分組
爆炸性氣體分類見表1。
表1 爆炸性氣體分類
工況 氣體分類 爆炸性氣體 最小引爆火花能量
礦井下 I 甲烷 0.280mj
礦井下 IIA 丙烷 0.180mj
礦井外工廠 IIB 乙烯 0.060mj
礦井外工廠 IIC 氫氣 0.190mj
危險氣體場所劃分為3個不同的區(qū)域，見表2。
表2 危險氣體場所分區(qū)
0區(qū) 在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續(xù)地、短時間頻繁地出現(xiàn)或長時間存在的場所
1區(qū) 在正常情況下，爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所
2區(qū) 在正常情況下，爆炸性氣體混合物不能出現(xiàn)，僅在不正常情況下偶爾短時間出現(xiàn)的場所
爆炸性氣體的溫度組別見表3。
表3 防爆設(shè)備的溫度等級表
溫度組別 安全的物體表面溫度/℃ 常見爆炸性氣體 點燃難度
T1 450 氫氣、丙烯腈等46種 易
T2 300 乙炔、乙烯等47種 易
T3 200 汽油、丁烯醛等36種 易
T4 135 乙醛、四氟乙烯等6種 易
T5 100 二硫化碳 易
T6 85 硝酸乙酯和亞硝酸乙酯 易
3、安全柵在儀表中的應(yīng)用
在石油化工生產(chǎn)過程中，需要利用現(xiàn)場儀表對壓力、溫度、流量、液位等方面的進(jìn)行監(jiān)測，以此保障生產(chǎn)能夠正常順利地進(jìn)行。安全柵作為儀表控制系統(tǒng)的安全保持器，它需要接收并處理來自危險區(qū)的信號，并傳送給安全區(qū)或危險區(qū)處理后的安全信號。盡管現(xiàn)場儀表信號類型各不相同，但是從整體而言，基本上可以分為兩種：輸入安全柵和輸出安全柵。輸入安全柵主要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號/1-5V信號、熱電阻和熱電偶信號、開關(guān)量信號、通信信號、交流信號和其他非標(biāo)準(zhǔn)信號等幾種類型信號進(jìn)行設(shè)計；輸出型安全柵主要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號/1-5V信號、開關(guān)量輸出信號、通信信號等幾種類型信號進(jìn)行設(shè)計。昌暉儀表專業(yè)生產(chǎn)高性能、高可靠性安全柵，在http://www.jinzhengkj.com.cn/product/list_85.html可以了解這些不同功能的安全柵。
在生產(chǎn)設(shè)計中，模擬量輸入安全柵和模擬量輸出安全柵被廣大設(shè)計人員接受并運(yùn)用在工程中。模擬量輸入安全柵通常與2線制、3線制變送器或4-20mA信號結(jié)合使用，模擬量輸出安全柵通常與調(diào)節(jié)閥結(jié)合使用。隔離式安全柵的運(yùn)用，在很大程度上提高了儀表系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它把適合的電量提供給現(xiàn)場儀表閥門，同時又把由儀表閥門輸出的4-20mA電流信號隔離轉(zhuǎn)換成直流電流信號或直流電壓信號后輸出，提供給儀表閥門。
4、安全柵在石油化工生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用中的注意要點
從目前來看，本安系統(tǒng)已被當(dāng)作設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，為各個領(lǐng)域所應(yīng)用。在生產(chǎn)中，安全柵選型要符合現(xiàn)場需求，在使用過程中還要注意以下問題，這樣才能達(dá)到預(yù)期效果。
①安全柵需要滿足現(xiàn)場所需的防爆等級要求，確保電纜及現(xiàn)場設(shè)備的蓄能，以保障電纜和現(xiàn)場設(shè)備的容抗和感抗功能。
②齊納安全柵安裝時，需要有非常可靠的接地系統(tǒng)，并且其接地電阻必須小于1Ω。
③根據(jù)現(xiàn)場儀表信號類型選擇適合的安全柵。
④本安系統(tǒng)設(shè)備需要使用本安電纜，在電纜敷設(shè)時本安電纜應(yīng)與非本安電纜分開敷設(shè)。并且要做標(biāo)識牌。
目前，不僅石油化工行業(yè)廣泛的使用安全柵作為生產(chǎn)中可靠的關(guān)聯(lián)設(shè)備，冶金、醫(yī)藥、船舶等領(lǐng)域也將其應(yīng)用其中。作為一個工程設(shè)計人員，已經(jīng)深切體會到安全柵在生產(chǎn)應(yīng)用中占據(jù)了不可或缺的地位。安全柵作為本安防爆系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)備，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了事故率，為企業(yè)及社會帶來更多的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
作者：李雅君、任思宇
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