MTL安全栅技术交流

IntroductionA1MTL北京办事处李德海技术交流2019年10月1日星期二IntroductionA2主要内容二、防爆基本知识四、MTL7700系列齐纳式安全栅三、本质安全的起源及原理一、MTL公司简介五、MTL4000系列隔离式安全栅六、MTL5000系列隔离式安全栅IntroductionA3一、MTL公司简介IntroductionA4IntroductionA5IntroductionA6公司简介1、公司成立于1971年,总部设在英国Luton。2、全球雇员超过700人。3、在12个国家设有办事处，在53个国家设有代理机构。中国设有北京、上海、广州三个办事处，有完善的销售及技术服务网络。4、专门从事过程接口的设计、制造和市场开拓，是本安领域的领导者，本安产品在全球的市场份额多年来一直名列前茅，在中国市场份额约占60%。5、主要产品：本质安全（含FF产品、隔离器、HART维护系统、防火墙产品）、浪涌保护器、MOST控制系统。IntroductionA7IntroductionA8二、防爆基本知识IntroductionA9•点燃源(点燃能量)----电火花、热表面等；•爆炸性物质----可燃性物质或粉尘等；•助燃剂----空气（氧气）具有潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件：爆炸三角形原理IntroductionA10火花点燃特性爆炸下限LELUEL爆炸上限最小点燃能量MIE点燃能量体积浓度%1.00.10.010102030405060708090100氢气--空气(1个大气压)丙烷--空气(1个大气压)乙烯--空气(1个大气压)可燃范围IntroductionA11物质爆炸下限LEL爆炸上限UEL最小点燃能量uJ点燃特性可燃性气体/空气混合物的整个可点燃的浓度范围称为“可燃范围”丙烷2%9.5%180uJ难乙烯2.7%34%60uJ氢气4%76%20uJ易可燃物质的爆炸极限IntroductionA12在中国和IEC国家,爆炸性物质分为三类:I类:矿井甲烷II类:爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾）III类:爆炸性粉尘和纤维在北美(美国及加拿大),爆炸性物质分为三类(称为Class)ClassI:爆炸性气体ClassII:爆炸性粉尘ClassIII:纤维爆炸性物质的分类IntroductionA13爆炸性物质的分组体系代表性气体物质分组体系点燃特性中国/IEC国家美国及加拿大乙炔氢气乙烯丙烷甲烷金属粉尘煤尘农业粉尘纤维(毛,棉屑)GroupIICGroupIICGroupIIBGroupIIAGroupI(煤矿)(待定)ClassI,GroupAClassI,GroupBClassI,GroupCClassI,GroupD(无分组)ClassII,GroupEClassII,GroupFClassII,GroupGClassIII易难IntroductionA14爆炸性气体的温度组别(中国/IEC)T1T2T3T4T5T6450C300C200C135C100C85C安全性更好的设备温度组别最高表面温度oooooo环境温度=40oC除非不同的状态在高于此环境温度下运行,会降低其温度组别IntroductionA15爆炸性气体的温度组别(北美)T1T2T2AT2BT2CT2DT3T3AT3BT3CT4T4AT5T645030028026023021520018016516013512010085温度组别设备应标记有温度级别或者最高表面温度用户有责任确保电气设备的温度组别值低于引燃温度值oC环境温度=40oCIntroductionA16气体/设备相容性氨气630甲烷595氢气560丙烷470乙烯425丁烷365气体点燃温度700600500400300200100T1T2T3T6T4T5电气设备温度组别环己烷259乙醚170二硫化碳95IntroductionA17中国/IEC国家:0区(Zone0):在正常情况下,爆炸性气体混合物连续地或长期地存在的场合1区(Zone1):在正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场合2区(Zone2):在正常情况下,爆炸性气体混合物不可能出现,仅仅在不正常情况下,短时间存在的场所北美(美国及加拿大):1区(Division1):在正常情况下,可能出现危险环境的场所2区(Division2):在正常情况下,不可能出现危险环境的场所危险场所的定义IntroductionA18常用数据事故状态下存在,危险性0.1~10小时/年连续地存在,危险性大于1000小时/年0区(气体)20区(粉尘)1区(气体)21区(粉尘)地区IEC/CENELEC北美(美国及加拿大)中国断续地存在,危险性10~1000小时/年2区(气体)22区(粉尘)1区(气体,粉尘)2区(气体,粉尘)0区(气体)20区(粉尘)1区(气体)21区(粉尘)2区(气体)22区(粉尘)危险场所的区域划分IntroductionA19区域分类示例隔离墙罐通气孔液体表面对于固定罐顶的区域分类且有比空气重的蒸气Zone1Zone0Zone2IntroductionA20热电偶在危险区域示例管道或过程容器的内部Zone0Zone1管道的外部Zone2Division2Division1IntroductionA21ATEX防爆认证(1)ATEX防爆新指令是欧共体国家于2003年7月1日起强制执行的防爆新标准,ATEX认证对仪表制造厂的生产条件和生产质量评估设置了更严格的标准。ATEX分组：I组为矿井用设备，II组为除矿井以外其它爆炸性环境用设备。II组设备需标明设备使用环境种类：“G”指用于气体、蒸汽或薄雾环境；“D”指用于粉尘环境。I组设备分类:M1:爆炸性环境用设备在极少发生的设备故障情况下,仍具有一定的安全等级,它必须具有以下安全等级:---一个故障发生时,至少应有两个相互独立的保护措施。---两个独立的故障发生时,设备是安全的。IntroductionA22ATEX防爆认证(2)M2:当爆炸性环境出现时,设备能自动断电。在正常工作条件下和极端的恶劣的环境下能保持有效的防爆方式。II组设备分类：1类：用于Zone0和Zone20;在正常工作、一个故障和二个单独的计数故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。2类：用于Zone1和Zone21;在正常工作、一个故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。3类：用于Zone2和Zone22;在正常工作时不能点燃爆炸性混合物的设备。IntroductionA23ATEX规定设备的分组/分类设备分组(Group)I(矿井用)II(工厂用)粉尘(无符号)设备分类CategoryM1M21G2G3G1D2D3D设备适用的危险区域(IECZone)01012202122IntroductionA24ATEX设备标志IntroductionA25电气设备的防爆型式(1)Zone0Category1ExiaZone1Category2Exia,ibExd,ExpExe,ExoExm,ExqZone2Category3ExnLExnAIntroductionA26电气设备的防爆型式(2)Division1ExplosionProofIntrinsicSafety{iamodified}Division2ExeExmExnIntroductionA27防爆认证机构NEPSI:中国国家级仪器仪表防爆安全监督检验站ATEX:欧洲防爆新指令,2003年7月1日起实施IEC:国际电工技术委员会CENELEC:欧洲电工技术委员会BASEEFA:英国防爆检验机构FM:美国工厂联合会UL:美国保险商实验室NEC:美国国家电气规范NEMA:美国电气制造商协会CSA:加拿大防爆检验机构PTB:德国防爆检验机构IntroductionA28外壳保护等级(IP)0无防护1固体异物直径大于50mm5防尘6尘密0无防护1垂直滴水2倾斜15度滴水3淋水4溅水5喷水6猛烈喷水7短时间浸水8连续浸水2固体异物直径大于12.5mm3固体异物直径大于2.5mm4固体异物直径大于1.0mm第一位特征数字防止固体异体异物进入第二位特征数字防止进水造成有害影响例如:IP65(Ingressprotection)即要求具有尘密及对喷水的外壳防护功能.IntroductionA29NEMA外壳与IP代码对比NEMA:美国全国电气制造厂商协会NEMA外壳1233R3S44X61213IP23IP30IP32IP64IP65IP66IP67IntroductionA30三、本质安全的起源及原理IntroductionA31本质安全的起源煤矿电铃系统（大约1910年）断路火花裸导线电铃电池绞车操作人员IntroductionA32定义是指一个由设备和连接导线组成的系统，其中系统中任何一部分的电火花或热效应都不会导致危险场所的爆炸本质安全系统------------------IntroductionA33本质安全系统危险场所安全场所认证的危险场所设备认证的安全场所设备IntroductionA34简单本质安全系统危险场所安全场所认证的接口未经认证的危险场所简单设备未经认证的安全场所设备IntroductionA35本质安全接口危险场所安全场所认证的危险场所设备认证的危险场所设备认证的安全场所设备认证的接口未经认证的安全场所设备IntroductionA36简单设备简单设备定义:危险场所设备可以是认证的贮能设备（例如，仪表）或未经认证的“简单设备”例如:根据制造商的技术条件，电气参数值均不超过1.2V,0.1A,20mJ或25mW的电气设备,它们无需认证或标志。mmIntroductionA37本质安全的等级本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念故障是指决定设备安全性的元器件的故障ExiaExib二个故障保持本质安全一个故障保持本质安全0区,1区和2区1区和2区IntroductionA38本质安全设计的基本目标1.限制电压2.限制电流3.限制贮存的电能IntroductionA39电压和电流特性短路电流点燃不发生Vo/cIs/c简单的电阻性电源的输出特性Vo/cIs/cRIgnitionoccurs点燃发生开路电压IntroductionA40电压和电流限制网络限流电阻箝位齐纳二极管最大输出电流=Vz/RVZ输出输入R(危险场所)(安全场所)IntroductionA41电流隔离危险场所电路认证的变压器认证的元件能量限制安全场所接线端危险场所接线端电源安全隔离安全场所电路IntroductionA42故障条件下的电流隔离器现场安装仪表隔离的内部元件设备接地连线仪表系统OOOOOOLOOENIntroductionA43四、MTL7700系列齐纳安全栅IntroductionA44MTL7700产品示例IntroductionA45主要特点1、导轨安装，方便紧凑；2、接线端子可移动,拆装方便；4、需本安接地；5、可连接0区、IIC、T4-T6经合适认证的设备。3、可选择电源总线供电；IntroductionA46开关量输入单通道双通道IntroductionA47开关量/接近开关输入单通道双通道(电源总线供电)IntroductionA48开关量输出一般情况下可采用MTL7728+,当负载功率较大时,IIC应用时采用MTL7728P+,IIB应用时采用MTL7729P+,在没有稳压电源时采用MTL7707+.IntroductionA49模拟量输入1用于2线制变送器(智能或非智能),当供电为26V时,20mA时采用MTL7787+可提供给现场的电压为12.9V,采用MTL7787P+可提供给现场的电压为14.6V,当无稳压电源时采用MTL7706+.IntroductionA50模拟量输入2MTL7788R+内置1个250欧姆的电阻,因此可直接输出1-5V信号.IntroductionA51模拟量输出一般采用MTL7728+,压降为6.66V,较大功率输出时,IIC应用时采用MTL7728P+,压降为5.1V,IIB应用时采用MTL7