SOLDO SF系列本安防爆與安全柵控制原理
一、SLDO本安防爆技術的基本原理
電氣設備中，電火花和熱效應是引起爆炸性危險氣體爆炸的主要點燃源。SOLDO本質安全就是通過限制電火花和熱效應兩個可能的引爆源的能量來實現的。在正常工作和故障狀態(tài)下當電氣設備可能產生的電火花或者熱效應的能量低于現場危險氣體的引爆能量時，電氣設備不可能點燃爆炸性氣體而爆炸。原理從限制能量入手，可靠地將電路中的電壓和電流限制在一個允許的范圍內，以保證電氣設備在正常工作或者發(fā)生短路和元器件損壞等故障情況下產生的電火花和熱效應不致于引起其周圍可能存在的危險氣體的爆炸。
二、SOLDO本安防爆技術的特點
SOLDO本安防爆技術實際上是一種低功率的設計技術，很好的適用于工業(yè)自動化儀表的設計。與其他防爆型式相比，采用SOLDO本安防爆技術的電氣設備具有以下特點：
1. SOLDO本安電氣設備結構簡單、體積小、重量輕；
2. 可帶電安裝與維護；
3. 安全可靠性高。不會因為外結構件損壞等原因降低電氣設備的安全可靠性；
4. 適用范圍廣。是可適用于0區(qū)危險場所的防爆技術。
三、SOLDO本安設備及關聯設備
1）本安電氣設備
在國家標準所規(guī)定的條件下，產生的任何電火花和熱效應都不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電氣設備。它可用于危險場所。
它可分為一般本安電氣設備和簡單電氣設備。
一般本安電氣設備：具有儲能元件，是需要防爆認證的本安電氣設備。如本安型變送器、接近開關等。
簡單電氣設備：對于電壓不超過1.2V、電流不超過0.1A，且其能量不超過20u J或功率不超過25mW的電氣設備可視為簡單設備。無需防爆認證，可直接自由的接入本安防爆系統。典型特點：內部無需等效電感Li=0，內部等效電容Ci=0。常見的簡單設備有：熱電偶、熱電阻、電阻、發(fā)光二極管、觸點開關等。
2）關聯設備（安全柵）
一種安裝在安全場所，本安電氣設備與非本安電氣設備之間相連的電器設備。安全柵能將竄入到現場本安設備的能量限制在安全值內，從而確保現場設備、人員和生產安全。
四、SOLDO本安電氣設備的分類
a）類別
基于GB3836-2000標準規(guī)定的電氣設備分類原則，本安電氣設備可分為兩類：
代號 | 含義 |
I類 | 煤礦、井下用電氣設備 |
II類 | 工廠用電氣設備：根據使用的爆炸性氣體的組別，可進一步分為A、B、C三級 |
b）級別
SOLDO本安設備及關聯設備，按其使用場所或相連場所的安全程度可分為ia 和ib 兩個級別。
代號 | 含義 |
ia | 在正常工作、一個計數故障和兩個計數故障情況下均不能點燃爆炸性氣體混合物。ia-級的本安設備可用在0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)危險場所 |
ib | 在正常工作和一個計數故障情況下均不能點燃爆炸性氣體混合物。ib 級的本安設備可用在1區(qū)、2區(qū)危險場所 |
c ）設備溫度等級
直接安裝在危險場所的本安設備需要考慮設備溫度等級，而關聯設備不需要進行設備溫度等級的劃分。設備的溫度等級一定要小于使用在該危險場所環(huán)境中的可燃物質的點燃溫度，否則會引起爆炸。
電氣設備的溫度組別與設備允許最高表面。
溫度和使用氣體點燃溫度的關系如下：
溫度組別 | 安全的物體表面溫度 | 適用危險氣體 引燃溫度 | 常見爆炸性氣體 | 電器安全性能 |
T1 | ≤450℃ | ≤450℃ | 氫氣、丙烯腈等46種 |
低
高 |
T2 | ≤300℃ | ≤300℃ | 乙炔、乙烯等36種 | |
T3 | ≤200℃ | ≤300℃ | 汽油、乙烯醛等36種 | |
T4 | ≤135℃ | ≤135℃ | 乙醛、四氟乙烯等6種 | |
T5 | ≤100℃ | ≤100℃ | 二硫化碳 | |
T6 | ≤85℃ | ≤85℃ | 硝酸乙酯等 |
五、SOLDO本安防爆系統的基本構成
六、關聯設備（安全柵）的SOLDO本安性能認證參數：
最高電壓（交流有效值或直流Um）：施加到關聯設備非本質安全連接裝置上，而不會使本質安全性能失效的最高電壓。
最大輸出電壓（Uo）：在開路條件下，在設備連接裝置施加電壓達到最高電壓（包括Um和Ui）時，可能出現的本質安全電路的最高輸出電（交流峰值或直流）.
最大輸出電流（Io）：來自電氣設備連接裝置的本質安全電路的最大電流（交流峰值或直流）。
最大輸出功率（Po）：能從電氣設備獲得的本質安全電路最大功率。
最大外部電容（Co）：可以連接到電氣設備連接裝置上，而不會使本質安全性能失效的本質安全電路的最大電容。
最大外部電感（Lo）：可以連接到電氣設備連接裝置上，而不會使本質安全性能失效的本質安全電路的最大電感。
連接線纜：本質安全電纜是一種低電容、低電感的電纜、與其它電纜相比具體優(yōu)異的屏蔽性能和抗干擾性能，適用于爆炸危險場所及其它防爆安全要求較高的場合。它的本安性能的基本參數如下：
電纜最大允許分布電容：Cc =CK x L
電纜最大允許分布電感：Lc =LK x L
其中CK--電纜單位長度分布電容
LK--電纜單位長度分布電感
七、SOLDO本安防爆系統的各配置間必須滿足以下條件：
1、SOLDO本安電氣設備的防爆標志級別不能高于關聯設備（安全柵）的防爆標志級別。
2、關聯設備、本安電氣設備與連接電纜認證參數之間要符合以下不等式。
安全柵參數 | 匹配條件 | 本安設備參數+電纜參數 |
Uo | ≤ | Ui |
Io | ≤ | Ii |
Po | ≤ | Pi |
Co | ≥ | Ci |
Lo | ≥ | Li |
八、安全柵的信號流向和結構形式
（一）信號流向：
安全柵按信號流向可分為檢測端安全柵和操作端安全柵。
1）檢測端安全柵：
檢測端安全柵與危險場所的變送器配合使用，作用為：1）把危險場所變送器送來的信號轉換出與之隔離的標準電流或電壓信號傳送到安全場所；2）限制危險能量從本安端子竄入到危險場所；3）向危險場所（現場）的工作設備提供隔離配電電源。
2）操作端安全柵：
操作端安全柵與危險端的電器轉換器或電器閥門定位器配合使用，作用為：1）將安全場所的各種信號進行隔離和轉換處理到危險場所驅動現場的執(zhí)行機構等；2）限制危險能量從本安端子竄入到危險場所；3）向安全場所所提供隔離配電電源。
（二）結構形式
安全柵按結構形式可分為齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。
1）齊納式安全柵：
電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進行限制，從而保證輸出危險區(qū)的能量。原理如下：
2）隔離式安全柵：
隔離式安全柵主要由回路限能單元、信號和電源隔離單元、信號處理單元組成。原理如下：
