发布日期:2022-04-18 点击率:49
1 引言 2.2 电气设备的防爆
现场总线系统应用在工艺过程中必须满足一定的要求。除了功能方面以外,常常必须遵循安全技术规定。在石油、化工爆炸危险区(Ex—区)内,“EExi—本质安全防爆方式”是经常使用的防爆方法,它在设计、制造开销和可操作性方面明显地优于其他方式(EEx e,EEx d和EEx m等)。
自动化技术产品的生产企业和置于危险区生产设备的用户对此极感兴趣,因为本安防爆应用于现场总线系统无疑是十分有益的。
1990年,德国联邦物理工程研究院(PTB)作为防爆检测与认证中心和一些知名的PNO会员企业合作研究现场总线系统本质安全防爆问题。当时选择了物理层国际标准草案IEC61158—2作为研究的基础标准之一。
1993年,研究成果"Fieldbus Intrinsically Safe Concept,现场总线本质安全防爆构想”,简称FISCO—模型开始进入PROFIBUS—PA技术的范畴。FISC0使得PROFIBUS—PA以本质安全防爆方式安装、应用在Ex—区中成为可能,以十分经济、简便的方式解决了现场总线的防爆问题。
FISCO适用于EEx ia IIc—和EEx ib IIC/IIB本安防爆方式。研究表明,挂接于PROFIBUS—PA分段上的现场仪表数量只受段耦合器(Segmentkoppler)电力特性的限制;每段可挂接的现场仪表数量达到了最大值,明显地多于其他现场总线;分段可以在FISCO的限制内扩充,但无须重新进行本安核算;不同生产厂的现场仪表可以互换,也无须再进行本安核算。尤其重要的一点是无须系统认证,只须对一些主要参数的匹配进行验证即可;工程设计与计算,安装与维护大为简化,费用明显节省;极大地提高了生产安全性。
FISCO—模型的上述优点对PROFIBUS—PA(IEC 61158,Parts 2—6,Type3)有Ex—区中应用的迅速扩大,无疑起了重要的推动作用。
本报告概述迄今为止还鲜为人知的FISCO—模型的基本概念规则、结论及应用。最后简要提及当前的标准状况。
2 “i”—现场总线(PROFIBUS)基础
2.1 典型结构
众所周知,电火花和炽热表面在一定的前提下能够点燃爆炸性混合物。但在许多情况下,不可能将潜在的引爆源—电器—由爆炸危险区中消除掉。所以,必须采取一些防爆措施:尽量避免引爆源,使之失效或大大减小它起引爆作用的概率。必要的防爆措施的范围是针对爆炸气氛出现的频度而定的。
2.2.1 爆炸危险范围的地区划分
就爆炸性气氛存在的概率(时间上的和地点上的)而言,并作为确定防爆措施范围的基础,可燃气体、蒸汽或雾同空气的混合物存在于以下3个不同的地区:
0区:经常地或持久地存在着爆炸气氛(如液化气罐中的气室);
1区:爆炸气氛偶尔出现(如在反应容器安全阀的四周);
2区:爆炸气氛罕见且短时出现(如石化企业空旷区)。
大多数情况为1区,防爆措施通常是针对该地区制订的。
2.2.2 本质安全防爆方式
EN50020以此有下列定义:
本质安全防爆电路:在此电路中,在本标准所规定的试验条件下(包括正常运行条件和出现一定事故的条件)出现的火花和热效应不能引爆一定的爆炸气氛。本安电路或电器分为两类,即“ ia”和“ib”,其中“ia”同“ib"相比有更高的安全水准。从基本结构来看,“ia"是在0区应用的先决条件,而“ib”则相当于在1区中使用。
定义中有两种具有不同物理特征的引爆源,即电火花(火花引爆)和炽热表面(热引爆)。对前者进行了实验性研究,所使用的仪器是符合VDE 0171并由IEC和EN50020推荐的标准电火花试验仪,由德国PTB研制,见图PTB—3。</f
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