本安回路里的压力测点:安全栅与隔离栅的参数怎么核定?

罐区压力测点按本安 Ex i 设计,审图意见列了 Uo、Io、Po、Co、Lo 几组参数,还提到安全栅与隔离栅不能随意互换。想弄清这些参数的含义、电缆分布电容电感为何也要计入,以及两类关联设备在接地与信号上的差别?

一、本安限能机理与参数含义

  • 本安把进入危险区的电能量限制到不足以点燃混合物:关联设备钳住电压电流,使正常运行与规定故障次数下的火花能量、表面温升低于点燃阈值。依据 GB 3836.4(本质安全型 i);ia、ib、ic 对应不同故障计数与适用区域。
  • Uo、Io、Po 是关联设备输出电压、电流、功率的上限,Co、Lo 是允许外接电容、电感的上限。变送器自身 Ci、Li 与电缆分布参数之和需不大于 Co、Lo,否则储能偏大,故障放电能量越限。
  • 长电缆还占用 Lo 与 Co 裕量:单位长度电容常见几十至百余 pF/m,乘以长度须计入本安计算;气体组别越靠 IIC,裕量越紧。

二、齐纳栅与隔离栅的差别

  • 齐纳安全栅靠二极管钳位、电阻限流、熔断器应对击穿;结构简单、成本低,但要求可靠的本安接地,且信号与危险侧不隔离,地电位差与共模干扰会串入回路。
  • 隔离栅用变压器或光耦做电气隔离,本安侧与非本安侧电气分开,通常不依赖本安接地,抗地环流与共模干扰更好;还能兼做配电与信号变换,便于 HART 透传。
  • 代价是需独立供电,滤波网络对 HART 频段衰减需核对。
  • 怎么权衡:接地条件良好、回路简单且成本敏感时可用齐纳栅;存在地电位差、需隔离或配电、走 HART 时,隔离栅更合适。

三、维护核查与通用原则

检查维护按 GB 3836 系列执行:定期核对接地电阻、电缆型号和长度是否与本安计算书一致,不得随意加长电缆或更换型号;更换关联设备或变送器时,按 Uo、Io、Po 与 Co、Lo、Ci、Li 重新做参数匹配复核并留存计算书。确定类型时只按介质(气体组别、温度组别)、环境温度范围与所需精度判断回路结构:需要隔离、配电或 HART 透传的场合,优先按隔离栅核算本安参数与回路负载。