什么是本安电路的关联设备

什么是本安电路的关联设备

关联设备作为限能设备能有效地保护危险场所的现场设备，在正常工作条件下能使系统完好地工作，而在故障条件下能限制到达危险场所的电压、电流。

在实践应用中关联设备主要是指安全栅，它又分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅。

已经介绍清楚，如果感兴趣可以看下面。

由于关联设备与现场设备间的连接电缆存在分布电容和分布电感，因此其储能势必对本安系统的防爆性能造成影响。在实践中通常将电缆按集中参数处理，其参数主要包括：

Cc——本安系统最大允许电容；

Lc——本安系统最大允许电感。

2 本安系统安全性评定和关联设备(安全栅)的选取

2．1本安系统安全性评定

目前，典型本安系统采用“回路认证(LmPAp-Proval)”即“系统认证(System Approval)”。这也是我国现行的本安防爆系统认证技术——联合取证。这种组合一经认定，其本安设备或关联设备就不能用未经检验机构认证过的其他型号规格的设备替代。而国际上采用“参量认证”的方式，即对关联设备与现场设备分别给出一组安全参数，并可由用户自由地将不同生产厂商的电气设备进行组合，从安全性角度出发只须满足如下关系：

Vmax≥Vo Imax≥Isc

(Cc+Ci)≥Ca (Lc+Li)≥La2．2关联设备的选取原则

本安防爆系统安全性的保障主要取决于关联设备(安全栅)。下面以齐纳式安全栅为例，简要说明其选用原则，并结合应用较广泛的变送器系统进行实例分析。

1)齐纳式安全栅的选用原则

a)根据现场防爆要求，确定所需安全栅的防爆等级；

b)检查控制室仪表可能存在或产生的最高电压，确定安全栅最高允许电压；

c)根据现场设备的信号、电源对地的极性，确定安全栅的极性；

d)考虑安全栅端电阻压降的影响，确定系统能否正常工作；

e)共模电压和漏电流的影响对信号响应的精度；

f)安全栅允许的分布参数是否合乎要求。

2)现场设备涉及的种类繁多，对不同的设备须在上述原则的基础上再进一步深入考虑，表2列出了各类现场仪表配用安全栅的大致情况。

3)变送器本安系统安全栅选用实例(图2)

由变送器构成的防爆系统在选取关联设备(安全栅)时，应该从电路工作性能(特别是20mA信号时)和安全性能两个角度出发。而在选用齐纳式安全栅之前必须知道变送器的最低工作电压及二次仪表的供电电压大小(一般为24V)，然后选用一个内阻合适的安全栅以保证变送器能正常工作。 a)安全栅内部电阻及i(端电阻)的选用：若Ri值较大，其在20mA信号附近可能由于压降太大而使系统无法正常工作；但若及i值较小，则安全栅Isc较大可能使Isc≥Imax从而不满足安全性能。因此选择确切的Ri值必须通过计算其允许的压降来实现。

b)提高系统的性能：从图2可以看出，仅有转换电阻Rc(2500)和安全栅端电阻Ri可以减小，以提高变送器的工作电压，若Rc减小到100Ω，则4-20mA信号将变为0．4-2．0V，而这对DCS的安装和应用提出了新的要求，显然是一种不切实际的方案。

因此最好的方案是选用低内阻的安全栅。而对一般危险场所选用HB产品能满足要求就尽量采用HB产品。表3列出了ⅡB与ⅡC产品各项参数的比较。显然，ⅡB比ⅡC产品有小得多的内部电阻Ri，即相应它上面的压降很小，但同时却有相当高的Isc。

安全栅接地有什么有要求

介绍了六种接地：供电系统地、保护地、逻辑地、屏蔽地安全栅地、信号回路地。对这六种接地，各家有各家的要求，虽然大都强调一点接地，接地电阻必须小于1欧姆等，但具体内容上差别很大，下面给出几个例子介绍常遇到的接地要求和方法。

①供电系统地：在很多企业，特别是电厂、冶炼厂等，其厂区内有一个很大的地线网，而通常供电系统的地是与地线网连在一起的。有的厂家强调计算机系统的所有接地必须和供电系统地以及其它（如避雷地）严格分开，而且之间至少应保持15m以上的距离。为了彻底防止供电系统地的影响，建议供电线线路用隔离变压器隔开。这对那些电力负荷很重，而且负荷经常启停的单位是应注意的。从抑制干扰的角度来看，将电力系统地和计算机系统的所有地分开是很有好处的，因为一般电力系统的地线是不太干净的。但从工程角度来看，在有些场合下单设计算机系统地并保证其与供电系统地隔开一定距离是很困难的，这时可以考虑能否将计算机系统的地和供电地共用一个，这要考虑几个因素：

·供电系统地上是否干扰很大，如大电流设备启停是否频繁，对地产生的干扰是否大；

·供电系统地的接地电阻是否足够小，而且整个地网各个部分的电位差是否很小，即地网的各部分之间是否阻值很小（＜1W）

·dcs的抗干扰能力以及所用到的传输信号的抗干扰能力，例如有无小信号(电偶，热电阻）的直接传输等。

②所有计算机接线涉及到的接地采用一点接地方式，在这一点上，也有很多争议。有的厂家系统提出几个地：逻辑地、屏蔽地（又叫模拟地）、信号地、保护地分别自己接地在地上打接地装置，而大部分系统则指出各种地在机柜内部自己分别接地，汇于一点，然后用较粗的导体（铜）将各汇地点朕起来，接到一个公共的接地体上。这里有几点需要注意：

DCS本身是由多台设备组成的，除了控制站以外，还包括很多外设，而且数据也不止一台，这就涉及到了多台设备，多种接地的问题。此外，一般的DCS的供电是各站（控制站，操作站等)用专门一条线单独供电，即彼此之间不相互供电。图3．4．14是一种常用的多站接地图。

保护接地：DCS的所有设备均有一个保护地，该保护一般在机柜和其它设备设计加工时就已在内部接好，有的系统中已将该保护地在内部同电源进线的保护地（三芯插头的中间头)连在一起，有的不允许将保护地同该线相连，用户一定要仔细阅读厂家提供的接地安装说明书，不管哪种方式，CG必须将一台设备（控制站、操作员站等）上所有的外设或系统的CG连在一起，然后用较粗的绝缘铜导线将各站的CG连在一起，最后从一点上与大地接地系统相连。还有一点值得提醒的是，DCS的所有外设必须从一条供电线上供电，而且一台设备（如操作员站位所连接的所有外设和主机系统（CRT、打印机、拷贝机主机系统）的电源必须从设备的供电分配器上取电，而不允许从其它地方取电，否则可能会烧坏接口甚至设备，对于不得不用长线连接的场合，或用较粗导线提供供电，或采取通信隔离措施。

各站的CG在连接时可以采用幅射连接法，也可以采用串行接法。电源逻辑地（P）如图 3．4．14所示。首先，各站内的逻辑地必须位于一点PG，然后，粗绝缘导线以辐射状接到一点上，然后接到大地接地线上。在有些系统中，所有的输入，输出均是隔离的，这样其内部逻辑地就是一个独立的单元，与其它部分没有电器连接，这种系统中往往不需要PG接地，而是保持内部浮空。所以，用户在设计和施工接地系统时，一定要仔细阅读产品的技术要求和接地要求。

·模拟地（AG），模拟地（又叫屏蔽地）是所有的接地中要求最高的一种。几乎所有的系统都提出AG一点接地，而且接地电阻小于IQ。 DCS设计和制造中，在机柜内部都安置了AG汇流排或其它设施。用户在接线时将屏蔽线分别接到AG汇流排上，在机柜底部，用绝缘的铜辫连到一点，然后将各机柜的汇流点再用绝缘的铜辫或铜条以辐射状连到接地点。大多数的DCS要求，不仅各机柜AG对地电阻＜I欧姆，而且各机柜之间的电阻也要＜1欧姆。

·信号地的处理：原则上不允许各变送器和其它的传感器在现场端接地，而都应将其负端在计算机端子处一点接地。但在有些场合，现场端必须接地，这时，必须注意原信号的输入端子（上双端）绝对不许和计算机的接地线有任何电气连接，而计算机在处理这类信号时，必须在前端采用有效的隔离措施。

·安全栅的接地：我们回过头来再看图3．4.13所示的安全栅线路图。从图中可以看出有三个接地点：B，E，D，通常B和E两点都在计算机这一侧。可以连在一起，形成一点接地。而D点是变送器外壳在现场的接地，若现场和控制室两接地点间有电位差存在，那么， D点和E点的电位就不同了。假设我们以E作为参考点，假定是D点出现10V的电势，此时，A点和E点的电位仍为24V，那么A和D间就可能有34V的电位差了，己超过安全极限电位差，但齐纳管不会被击穿，因为A和E间的电位差没变，因而起不到保护作用。这时如果不小心现场的信号线碰到外壳上，就可能引起火花，可能会点燃周围的可燃性气体，这样的系统也就不具备本安性能了。所以，在涉及到安全栅的接地系统设计与实施时，一定要保证D点和B（E）点的电位近似相等。在具体实践中可以用以下方法解决此问题：用一根较粗的导线将D点与B点连接起来，来保证D点与B点的电位比较接近。另一种就是利用统一的接地网，将它们分别接到接地网上，这样，如果接地网的本身电阻很少，再用较好的连接，也能保证D点和B点的电位近似相等。但注意，此接地一定不要与上面几种接地发生冲突。

以上讨论了几种接地的方法和注意事项。在不同的系统中，对这几种接地的组态要求不同，但大多数系统对AG的接地电阻一般要求I欧姆以下，而安全栅的接地电阻应＜4欧姆，最好