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    第二章模拟式仪表(2-2)安全保持器(NXPowerLite)

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    第二 模拟 仪表 安全 保持 NXPowerLite
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    1,第二章 模拟式仪表 第二节 安全保持器 一、安全防爆的基本知识 二、齐纳式安全保持器 三、输入式安全保持器,2,一、基本定义 爆炸性混合物、安全火花、本安型防爆系统、非本安型防爆系统 二、基本原理 1、调制式直流放大器的工作原理 (24V电源经过DC/AC/DC变换,向变送器隔离式供电;420mA电流经过DC/AC/DC变换,向调节器隔离式传递信号) 2、过流保护的工作原理,本节重点内容介绍,3,一、安全防爆的基本知识 (一)概论,自燃物质助燃物质爆炸性混合物,4,化工生产的过程现场,经常含有氢、甲烷、乙烷、苯、氨等易燃易爆的气体。 这些可燃性气体都是自燃物质,它们和空气中的助燃物质氧和在一起构成了爆炸性混合物。 爆炸性混合物都是危险的,其危险程度是不一样的。,5,按照最大不传爆间隙 自燃温度 最小引爆电流 三项指标对它们进行分级分组,爆炸性混合物按自燃温度分为6组 T1组 300℃自燃温度≤450℃ T2组 200℃自燃温度≤300℃ T3组 135℃自燃温度≤200℃ T4组 100℃自燃温度≤135℃ T5组 85℃自燃温度≤100℃ T6组 自燃温度≤85℃,6,爆炸性混合物按最小引爆电流分为3级 ⅡA 最小引爆电流120m A ⅡB 70m A最小引爆电流≤120m A ⅡC 最小引爆电流≤70m A,爆炸性混合物按最大不传爆间隙分为3级 ⅡA 0.9mm最大不传爆间隙 ≤1.14mm ⅡB 0.5mm最大不传爆间隙 ≤0.9mm ⅡB 最大不传爆间隙 ≤0.5mm,7,含有爆炸性 混合物的现场 称为危险场所,我国规定的 三类危险场所,Ⅱ,Ⅲ,Ⅰ,8,第一类危险场所根据危险程度不同可分为三级,9,,10,经常使用的自动化装置一般都是防爆隔离型和防爆安全型,隔离型在外壳的内部发生爆炸时,不引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备。,安全型在正常或事故状态下产生的火花都不能引起爆炸性混合物爆炸的电气设备。,正常状态在设计规定条件下正常工作(实验时,在实验装置中产生短路或断路视为正常),事故状态在电路中,非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况,11,(二)概念 1、安全火花其能量不足以引起周围爆炸性混合物起火或爆炸的火花。 2、安全火花型仪表在正常或事故状态下产生的火花均不能引起爆炸性混合物爆炸的仪表。 3、非安全火花型防爆系统通过“配电器”向现场仪表供电和向控制室仪表传输信号的系统为非安全火花型防爆系统。,12,4、安全火花型防爆系统通过“安全保持器”向现场仪表供电和向控制室仪表传输信号的系统为安全火花型防爆系统。现场仪表必须是本安仪表 5、关联设备与安全火花型电路相联,并影响其安全火花性能的有关设备。(这里意指安装在控制室,但又和现场仪表有联系),13,变送器,配电器,配电器,调节阀,控制室仪表,调节阀,控制室仪表,安保器,电源箱,变送器,安保器,电源箱,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,现场,现场,220V~,220V~,24V,24V,安全火花型防爆系统,14,隔爆型和安全火花型自动化装置的符号标记,B 3 d,H Ⅲ e,隔爆型,按爆炸性混合物 传爆能力来分为 3级,按爆炸性混合物 自燃温度 来分为d级,安全火花型,按爆炸性混合物 最小引爆电流分为Ⅲ级,按爆炸性混合物 自燃温度 来分为e级,15,二、齐纳式安全保持器 一用途 齐纳式安全保持器有三种规格,BARD-200 和热电偶配合使用,构成本安防爆系统。,BARD-400 和两线制变送器、执行器配合使用,构成本安防爆系统。,BARD-300 和热电阻配合使用,构成本安防爆系统。,16,接线方式,,危险场所,安全场所,在变送器前面,17,,,危险场所,安全场所,18,二BARD-200齐纳式安全保持器 1、构成,,A,B,2,1,R2,R1,F2,F1,过压保护,信号传输,19,2、原理 信号传输电路 A、R1、F1、1 B、R2、F2、2 过压保护电路 V1、V2、V3 V4、V5、V6,20,三、隔离式安全保持器 一用途 给二线制变送器供电, 把二线制变送器的输出电流11地传送到调节器。,21,二方框图,调节器,整流滤波器,互感器,调制器,变送器,限能器,整流滤波器,多谐振荡器,,,,,,,,,,,24VDC,危险场所,安全场所,,22,24VDC→多谐振荡器→ 中高频(8KHz 方波→ 整流滤波器→ 24VDC →限能器→给二线制变送器提供24VDC,二线制变送器产生4~20mA DC →限能器→ 调制器→中高频8KHz方波→电流互感器→整流滤波器→4~20mA DC →调节器输出4~20mA DC/15V DC,24V电源→DC/AC/DC的变换过程,→向变送器隔离式供电(变压器),4~20mA信号→DC/AC/DC的变换过程, →向调节器隔离式传输信号(变压器),23,设置了过电压(≥30V)限制器,设置了过电流(≥30mA)限制器,防止高能量(大电压)从安全场所串入危险场所,防止高能量(大电流)从安全场所串入危险场所,24,(三)特点,隔离 将危险场所的仪表和安全场所的仪表用变压器实现电气隔离。使危险场所和安全场所之间只有磁的联系,没有电的联系。,限能 利用电压、电流限制电路,把可能窜入危险场所的大电压大电流限制在安全定额之内。,防止变压器原副边击穿时,原边高压信号窜入危险场所,破坏其安全火花性能,保证危险场所的安全,25,(四)ISB-5262安全保持器 多谐振荡器调制式直流放大器限能器 1、多谐振荡器 作用将24VDC转换成频率为8KHz的交流矩形波电压 具体过程省略,26,2、调制式直流放大器 (1)作用 对4~20mA DC进行DC/AC/DC转换传递。 (2)构成,27,,,,为了便于分析,次要环节用方框图替代,主要环节用电路图表示,画出的电路图,,V9和V10组成复合放大管,不仅能进行电流传递,而且可以保持恒流特性。,,,,把二线制变送器的输出电流11地传送到调节器。,28,,,,桥式整流滤波电路,给变送器提供电源,29,,,,调制器,420mADC变成方波,把二线制变送器的输出电流11地传送到调节器。,30,,,,全波整流滤波电路,方波变成420mADC/ 15V,,,31,,,,24V DC →多谐振荡器→8KHz的方波 →从T1原边耦合到副边, →V5~V8的桥式全波整流→脉动信号 →R4C2阻容滤波→UC724V DC 二线制变送器获得24V DC电源之后就产生了4~20mA DC。,多谐振荡器,24V DC,工作原理(1),32,,,,多谐振荡器(方波),24V DC,,-,-,,I0,T1的副边方波的正半周为+、-、+、-,因此V11截止,V12导通。,C7+→限能器→A+→B-→限能器→V9V10的c、e→T2原边(下)→V12→ T1副边中心抽头 →R5→C7-,工作原理(2),33,,,,多谐振荡器方波),24V DC,,-,-,,I0,T1的副边方波的负半周-、 、-、,因此V11导通,V12截止,C7+ →限能器→A+→B - →限能器→V9V10的c、e→T2原边(上)→V11 →T1副边中心抽头→R5→C7-,工作原理(3),34,,,,多谐振荡器方波),24V DC,,-,-,,I0,无论T1副边的方波相位如何变化,二线制变送器流过的电流始终是一个方向。所以是直流电流。,流经互感器T2的电流却不是一个方向,一会儿从中心抽头向下流动,一会儿从中心抽头向上流动。所以是交变电流。,小结,35,T1的副边、V5~V8、R4、C2、R9、C7,T2的副边、V13、V14、R7、C4、V15、C5、R8,给变送器 提供电源,方波变成 420mA DC,T1的副边、V11、V12、R6、V9、V10、C3、R11、R10、R5、T2的原边,420mA DC 变成方波,36,(3)原理 24V DC →多谐振荡器→8KHz的方波 →从T1原边耦合到副边, →V5~V8的桥式全波整流→脉动信号 →R4C2阻容滤波→UC724V DC 二线制变送器获得24V DC电源之后就产生了4~20mA DC。,37,T1的副边方波的正半周为+、-、+、-,因此V11截止,V12导通。 I0经过 C7+→限能器→A+→B-→限能器→V9V10的c、e→T2原边(下)→V12→ T1副边中心抽头 →R5→C7-,流经二线制变送器的电流为下上-,流经T2原边的电流为上下-,38,T1的副边方波的负半周-、 、-、,因此V11导通,V12截止。 I0经过 C7+ →限能器→A+→B - →限能器→V9V10的c、e→T2原边(上)→V11 →T1副边中心抽头→R5→C7-,流经二线制变送器的电流为下上-,流经T2原边的电流为上- 下,39,结论,无论T1副边的方波相位如何变化,二线制变送器流过的电流始终是一个方向。所以是直流电流。,流经互感器T2的电流却不是一个方向,一会儿从中心抽头向下流动,一会儿从中心抽头向上流动。所以是交变电流。,,40,互感器T2原边的交变电流耦合到副边后,再经V13 、V14全波整流。 R7 、C4阻容滤波流经负载电阻时又变成4~20mA DC。 结论 从信号的角度来看,在二线制变送器为DC,在T2为AC,在RL上为DC。,41,3、限能器 1作用 限制进入危险场所的大电压和大电流。 采取双工备用的措施 (2)过流保护,42,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,过 流,,,,,,,,,,,,,,,,,,,B-,A+,V38 V39,V36,F3,V9,V37,R6,C8,V35,V34,V33,V32,V22~V26,V20,V17,V21,V27~V31,F2,C7,24V,+,-,22Ω,用于限制反向电压(即AB电压接反),,安全场所,43,a、正常状态 Ii4~20mA,24V DC经过V21给V17提供基极电流,使V17饱和导通,流经V17的电流Ii4~20mA。R15上的最大压降UR15440mV,使V20截止。流经V17的电流变送器的输入电流Ii4~20mA。,,UR15440mV,44,b、事故状态 Ii≥30mA,UR15660mV,变送器出现故障,若Ii≥30mA时,R15上的最大压降UR15 ≥660mV,V20变为导通。因此分流了V17的基极电流。使V17由饱和区进入了放大区。,,V17在放大区时,Ic17βI b17,IC17Ii随Ib17的变化而变化,Ii↑ → Ii R15↑ → V20导通好→ IC20↑ → Ib17↓ → IC17Ii↓→负反馈过程,使Ii得到限制,不能过大。,45,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,过 流,,,,,,,,,,,,,,,,,B-,A+,V38 V39,V36,F3,V9,V37,R6,C8,V35,V34,V33,V32,V22~V26,V27~V31,F2,C7,24V,+,-,,用于限制反向电压(即AB电压接反),,安全场所,,过 流,正常时UC724V,故障时UC7≥30V,F2/F3熔断,46,3过压保护,a、正常状态 UC724V 正常状态,二线制变送器的供电电压UC724V,b、事故状态UC7≥30V 供电电压UC7≥30V,V27~V31在高压作用反向击穿导通,V37也处于导通状态,使电压稳定在某一个值上,限制UC7的变化。 若UC7再高,则F2、F3熔断,把UC7和现场切断,防止大电压窜入危险场所。,47,稳压管V32和二极管
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    本文标题:第二章模拟式仪表(2-2)安全保持器(NXPowerLite)
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