S2002、S2004、S2022齊納安全柵

一、概述
    ◆MTL700、LB800、LB900、S2000系列齊納安全柵是我公司新推出的安全柵系列產品，該產品按照GB3836.4—2000[爆炸性氣體環境用防爆電氣設備本質安全型"i"]中有關規定制造生產。經國家防爆質量監督檢驗中心防爆檢測合格，并取得防爆合格證書。
    ◆LB900系列齊納安全柵，可與各種現場一次儀表如變送器(數字通迅的智能變送器、4—20mA模擬信號的普通變送器、國產變送器)、電氣轉換器、電氣閥門定位器、各類熱電偶、熱電阻、開關(觸點及模擬開關)、流量儀表(渦輪、腰輪、刮板、旋渦等流量變送器)、電磁閥及各種特殊儀表組成本質安全防爆系統，用于現代化工業的自動化過程控制，廣泛地應用在石油、化工、醫藥、船舶等領域。以限制危險能量進入具有爆炸性危險氣體環境的可靠設備。
    ◆S2000系列齊納安全柵的用途和LB900系列相同，其特點是安全柵的端電阻降低了，給設計部門和用戶選用安全柵的范圍擴寬了。
二、安全柵與一次儀表配套要求
    1、所選配的安全柵與一次儀表都應取得經過國家防爆檢驗部門頒發的防爆合格證書，并經過防爆檢驗單位確認后可組成本安防爆系統。
    2、電纜和一次儀表都是貯能設備，必須按安全柵的防爆參數加以計算，審核無誤方可配用。(此條件未考慮電源能量)。
本安防爆系統基本組合條件為：
Uo≤Ui
Io≤li
Co≥Ci+Co
Lo≥Li+Lo
其中：Uo最高輸出電壓
Io最大輸出電流
Co最大負載電容
Lo最大負載電感
Ui一次儀表允許的最高輸入電壓
li一次儀表允許的最大輸入電流
Ci一次儀表最大內部等效電容
Li一次儀表最大內部等效電感
Cp連接導線(或電纜)允許的最大分布電容
Lp連接導線(或電纜)允許的最大分布電感
3、按國家標準規定本安能級限制為：
ⅡC級：20 μJ
ⅡB級：60 μJ   
當一次儀表與安全柵的本安限制能級不同時，聯合組成防爆系統后只能降級使用。

三、結構及工作原理
1、結構
LB900，S2000系列齊納安全柵采用統一的外形和安裝尺寸，安全柵電路用阻燃環氧樹脂澆封在殼體內，各接線端子問的爬電距離、電氣間隙及材料的相對泄痕指數都符合GB3836.4和GB3836.1中的有關規定。

2、工作原理
◆齊納安全柵基本電路

◆電路由快速熔斷器FAI，限壓元件VDl、VD2(齊納二極管或二極管)，限流電阻R1(電阻器或非線性元件)三部分組成。
◆正常操作條件下，非本安端1、2之間所加的電壓低于最高壓Vma×(更低于齊納二極管的齊納電壓)，此時VDI、VD2處于不導通狀態，除有極微小的漏電流以外，是“開路”狀態，安全柵電路等效于一個電阻串聯在信號回路內，只要漏電流小于規定值，安全柵電路不會影響系統的正常工作。
◆當非本安端發生故障，例如在非本安端1、2之間因某種原因混入高電壓，使齊納二極管VDl、VD2反向擊穿，呈“導通”狀態，此時齊納二管VDl、VD2把混入的高電壓限制在齊納電壓上，在安全柵的本安端3、4上不會出現高電壓，齊納二極管一旦導通以后，其電流急劇上升(雪崩過程)把串聯在電路中的熔斷器FAl瞬時熔斷，切斷了至現場的高電壓，防止了高電壓引爆現場爆炸性物質的危險，從而保護了現場設備及人員的安全。
◆當現場(危險區內)發生故障，例如負載短路了，安全柵電路中的限流電阻R1立即起限流作用，把短路電流限制在某一個電流值之內，這個電流值是安全值，故現場也是安全的。
◆齊納安全柵的安全保護作用，實際上是對能量的限制作用，在本質安全防爆系統中對能量的限制作用。在本質安全防爆系統中，由于安全柵的功能，所以不論發生任何故障都保證傳輸到現場(危險區)的能量是一個安全值(不會點燃規定的分級、分組爆炸性氣體混合物)，從而確保現場安全。
四、技術規格及主要參數
a)防爆標志：[Ex(Ia)]ⅡC、[Ex(Ib)]ⅡC、[Ex(Ib)]ⅡB
b)安裝位置：安全區域
c)安裝方式：DlN標準導軌(35mm)安裝或導流條母線安裝；M4螺栓間距11.5mm
d)最高允許電壓：250VAC／DC
e)環境條件：連續使用溫度-10℃?+45℃；貯存溫度-40℃?+80℃；相對濕度5?95％RH
f)主要參數見表4一]、4—2、4—3、4—4、4—5

a)安全柵的最大允許負載參數是最大允許電容Co和最大允許電感Lo。
b)表中所列的數值表示用于||c氣氛(氫氣)，對于||B和ll A氣氛，其最大允許負載參數分別為表中氣列數值3倍和8倍。
c)安全柵和“貯能”儀表(如變送器)連接時，這些儀表和連接導線都是安全柵的負載。導線的最大允許電纜參數Cc和Lc
應等于或小于安全柵的最大允許負載參數Co和Lo減去儀表輸入端未經保護的電容Ci和Li，即滿足下列的條件：Cc≤Co—Ci：Lc≤Lo—Li
d)電纜本身的分布參數一般由電纜生產廠給出，對于沒有給出分布參數的儀表信號電纜可按Cc=60?100PF／m和L／R=250μH／Ω來計算電纜長度。
e)儀表中未經保護的電容Ci和Li電感由防爆檢測機構在認證儀表時予以給出。
六、安全柵的實際應用
LB900系列納安全柵應用舉例
1．變送器
◆智能變送器(ST3000、SMAR、1151S、MOOR)：
智能變送器和安全柵組成本安防爆系統時，要求安全柵具備數字通訊功能。當變送器供電電源電壓波動范圍大的情況下，選用LB901(LB901 R)齊納安全柵。該安全柵內部具備電壓浮動性能在供電電源電壓22?35VD(：變化時，都能保證提供變送器1 3V以上穩定電壓(工作電流20mA，負載250Ω)，同時具備數字通訊功能。但該安全柵的功耗為35mAmaX(工作電流20mA，供電電壓35VDc時)，所以請注意供電系統的供電能力。如果要求提供變送器的電壓在1 6VDC以上，請選用LB902(LB902R)安全柵。其功耗為50mAmax(工作電流20mA，供電申壓35VDC時)。見，圖6—1，6—2當供電電源電壓穩定的情況下(24VDC?25.8VDC)，選用LB987s安全柵最理想，該安全柵無功耗，在電源電壓24VDC時，提供變送器的電壓≥1 2VDC，并具備數字通訊功能。
◆普通型變送器
當供電電源電壓穩定時(24v?25 8VDC)，選用LB930(LB930R)，LB987s最合適。當供電電壓24VDc時，LB930(LB930R)提供給變送器電壓≥1 4VDC，LB987S提供給變送器的電壓≥1 2VDC。見圖6—3當供電電源波動時22V?35VDC范圍內)，請選用LB901(LB901R)或LB902(LB902R)。

◆國產DDZ一Ⅲ型變送器：
國產DDZ一Ⅲ型變送器要求供電電壓在1 6V以上，和安全柵組成本安防爆系統時，選用LB902(LB902R)可以滿足要求，該安全柵在供電電源電壓22?35VDC范圍內都可提供變送器]6V以上電壓。但該安全柵有功耗(50mAmaX)，請注意系統供電能力。2、熱電阻
熱電阻測溫時，請選用LB955安全柵，該安全柵為雙通路交流極性型安全柵，提供對熱電阻的二根線保護，若需要對三線制熱電阻的三根線都提供保護，必須選用二只LB955安全柵，LB955為低內阻安全柵(14Ω+14Ω)便于和測量儀表配合。
在正常工作電壓時的漏電流在1μA以下，不影響測量精度。
3、熱電偶
熱電偶選用LB960安全柵，LB960為雙通路交流性安全柵，其內阻在100Ω+100Ω。為消除環境條件對測量精度的影響，應把補償導線一直連到二次儀表，并在那里進行冷端補償，二次儀表選用高阻抗的測量儀表。見圖6—5。
4、調節器輸出和電氣轉換器或電氣閥門定位器配用
◆調節器輸出為集電極輸出回路：
選LB987S雙通路安全柵，提供雙線保護，內阻350Ω。◆調節器輸出為發射極輸出回路：
選用LB928、LB940安全柵，LB928安全柵內阻310 Ω，LB940
安全柵限流電路采用集成化變阻器電路，內阻低，負載能力強。
 5、開關
開關量輸入輸出可選用LB987S安全柵，內阻比較大(350Ω)，因此適用于小負載電流，例如CMoS電路，LED指示燈、小型繼電器(12V、20mA)等負載。
LB989安全柵可作為開關量輸入，具有輸入阻抗高，負載能力強，能驅動大電流負載。見圖6—8LB985安全柵可作為接近開關輸入，其端子5、6(另配)可直接作為干觸點，接DCS的數字量輸入卡。
6、電磁閥
單控電磁閥：選用LB907、LB908安全柵，供電電源電壓在22—35V范圍內波動都可正常工作。控制開關在供電電源正端選用LB908，控制開關在負載選用LB907。
◆雙控電磁閥：
選用LB973雙通路安全柵，分別驅動兩個電磁閥線圈。
◆使用一臺LB973和一臺LB979安全柵可以和LLF300系列本安型閥門控制箱及本安型閥門回訊器組成一個本安型閥門自動控制系統，使用安全又方便。
7、應變電橋
應變電橋被廣泛用于各種稱重系統中，當與齊納安全柵組成一個本安系統時，一般要用二只或二只以上的齊納安全柵。可選用一只或二只并聯LB966(LB965)交流極性齊納安全柵作為供電回路保護。信號輸出回路可選用內阻大的LB964交流極性齊納安全柵。