本安儀表系統參量認可應用實例

張濤

摘 要：介紹了目前本安儀表系統的本安回路驗證現狀及其在爆炸危險區域工程設計中的的必要性和重要性，詳細闡述了參量認可的驗證理論，并通過應用實例解釋了參量認可的計算方法。

關鍵詞：防爆；本安回路；參量認可；安全參數；計算

中圖分類號：X924.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0173-02

Abstract： This paper introduces the present situation of the verification of the intrinsically safe circuit of the intrinsically safe instrument system and its necessity and importance in the engineering design of the explosive hazard zone， and expounds in detail the verification theory of the parameter approval， and then an example is given to explain the calculation method of parameter approval.

Keywords： explosion proof； intrinsically safe loop； parameter approval； safety parameter； calculation

1 概述

在現代的安全防爆中，除對現場儀表本身的安全防爆問題提出更高更嚴的要求外，還要求由現場儀表及其電路組成的系統具有安全防爆性能[1]，此系統一般稱為儀表本安回路。儀表本安回路廣泛應用于石油化工等工業領域的爆炸危險場所，本安回路驗證也是自控設計中不可缺少的部分。如果沒有經過嚴格的本安回路驗證，將有可能導致約30%的回路存在安全隱患[2]。

目前，國際上各檢測機構對防爆儀表系統的檢驗認證方法有3種[3]：系統認可、參量認可和FISCO認可。其中系統認可和參量認可適用于簡單本安回路、混合本安回路、復雜本安回路的計算，而FISCO認可主要是針對現場總線技術的認證方式。在我國，較多采用的是系統認可（聯合取證），但其組合靈活性差，在參量認可的方式被中國國家級儀器儀表安全監督站所認可之后，越來越多的國內工程采用了參量認可的方式；而在國外項目中，較多采用的是參量認可（整體認可），其更適用于本安回路驗證[4]。

2 參量認可的參數及計算方法

參量認可是指對單臺設備（本安儀表或關聯設備）進行的檢驗認可，并給出一組相應的安全參數。包括：

2.1 本安現場設備的安全參數

Ui-最大可接受的電壓；Ii-最大可接受的電流；Ci-內部未被保護的電容；Li-內部未被保護的電阻；Pi-允許輸入的功率。

2.2 關聯設備的安全參數

Uo-開路電壓，即可輸出的最大電壓；Io-短路電流，即可輸出的最大電流；Co-允許外接的最大電容；Lo-允許外界的最大電感；Po-允許輸入的功率。

2.3 本安電纜的安全參數

Cc-最大允許分布電容，Cc=Ck×L；Lc-最大允許分布電感，Lc=Lk×L。

其中，Ck-單位長度電纜的分布電容；Lk-單位長度電纜的分布電感；L-電纜長度。

上述參數可從本安設備的防爆認證證書上獲取。采用參量認可進行本安系統設計時，只需要滿足下列關系式就可構成本安系統。這5個不等式是核算本安電路是否符合規范要求的必要條件。

值得注意的是，IEC 60079-14規定：當本安回路現場有多個本安設備時，Ui和Li分別為所有本安設備等效電容和等效電感之和；當∑Ui>1% Uo且∑Li>1%Lo時，安全柵（關聯設備）的Uo和Lo應除以2后再代入不等式中進行本安回路驗算[5]。

3 參量認可的應用實例

在有色金屬選礦廠，一般較少出現危險性的區域。在非洲某大項銅浮選廠藥劑車間的設計中，業主將該車間列為爆炸危險場所，所以該車間內涉及的液位檢測、流量檢測等儀表回路均應采用本安回路。下面以該車間內流量回路19-FIT-401為例，通過參量認可的方式驗證該回路的可行性。本安回路如圖1所示，其中19-IBP-001為安全隔離箱。

經查要使用的關聯設備、本安儀表、電纜的防爆認證證書，得到表2、表3、表4的數據。

對上述安全參數進行核算，可得到如表5所示的結果。結果證明：該回路完全滿足表1中5個不等式的要求，通過了本安回路驗證，因此可用于此防爆區。工程中其它回路驗證方法和本回路類同。

4 結束語

參量認可通過各設備的防爆認證證書獲得各安全參數，進行自由組合并計算驗證，此檢驗方法的方法方便靈活，適用于工程設計中從簡單到復雜的本安回路驗證。

雖然工程實踐中絕大部分回路安全參數驗證是可以通過的，但不能存在僥幸心理，必須對各本安回路進行逐一驗證核算。特別是在一些國外工程項目中，本安回路驗證的結果還需要相關的檢驗部門認證并頒發證書才算合規，否則不予以認可。同時，本安回路驗證也為各危險行業、危險區域的安全生產提供了更可靠的安全保證。

參考文獻：

[1]范紅衛，常新宏，洪強，等.本安系統設計問題探討[J].礦冶，2006，6：74.

[2]王珍.本質安全儀表回路設計方法探討[J].石油化工自動化，2009，4：65-70.

[3]徐春玲，凌志浩.本安現場總線系統Profibus-PA及其應用[J].自動化儀表，2006，7：42-45.

[4]李勝利.本安防爆系統設計中安全柵的選用[J].石油化工自動化，2000，1：6-7.

[5]IEC/SC 31J. IEC60079 -14 -2013 Explosive atmospheres -Part 14： Electrical installations design， selection and erection [S].瑞士：國際電工委員會，2013：56-57.