隔離式安全柵在混凝土廠電氣安全保障和防爆中的應(yīng)用

安科瑞 徐悅 18702111076

混凝土廠在生產(chǎn)過程中涉及多個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，粉塵、爆炸性環(huán)境和重型機(jī)械設(shè)備帶來的安全隱患顯著。因此，應(yīng)用合適的電氣隔離設(shè)備，如安科瑞B(yǎng)M200系列隔離式安全柵，可以有效隔離信號(hào)，保證電氣系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。本文分析了BM200-DI系列和BM200-TR(VR、TC)系列隔離式安全柵在混凝土廠不同場(chǎng)景下的應(yīng)用，探討其在信號(hào)傳輸隔離、系統(tǒng)保護(hù)、防爆等方面的作用。

1. 引言

混凝土廠在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，并涉及高功率設(shè)備的使用。為確保生產(chǎn)的安全性，需要對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行隔離，防止電氣火花引發(fā)的爆炸。BM200系列隔離式安全柵作為一種本質(zhì)安全型設(shè)備，符合GB/T 3836.1-2021和GB/T 3836.4-2021的防爆要求，可應(yīng)用于危險(xiǎn)區(qū)域的信號(hào)隔離。

2. BM200系列隔離式安全柵概述

BM200-DI系列和BM200-TR(VR、TC)系列隔離式安全柵主要用于提供傳感器信號(hào)的隔離和轉(zhuǎn)換。其中，BM200-DI系列用于隔離電流信號(hào)，適用于4-20mA的變送器輸入和輸出；BM200-TR(VR、TC)系列則適合熱電阻和電位計(jì)信號(hào)的隔離和傳輸，常用于溫度監(jiān)測(cè)。

3. 隔離式安全柵在混凝土廠中的應(yīng)用

3.1 原材料儲(chǔ)存區(qū)——粉塵環(huán)境下的溫度監(jiān)測(cè)

在水泥、粉煤灰等原材料的儲(chǔ)存區(qū)，由于粉塵濃度高，存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。在此區(qū)域，可以安裝BM200-TR系列隔離柵，將溫度傳感器（如Pt100熱電阻）的信號(hào)隔離并安全傳輸至控制室。該隔離柵能將熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA或0-10V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，有效避免高濃度粉塵環(huán)境下的火花隱患。

在混凝土廠的原材料儲(chǔ)存區(qū)，尤其是水泥、粉煤灰等粉塵濃度較高的環(huán)境，BM200-TR系列隔離柵與溫度傳感器（如Pt100熱電阻）配合使用，以實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)和信號(hào)隔離：

工作原理：熱電阻傳感器安裝在原材料儲(chǔ)存區(qū)，實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，并將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻信號(hào)。

信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換：BM200-TR隔離柵接收熱電阻的電阻信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成與溫度成比例的電流或電壓信號(hào)（如4-20mA或0-10V）。隔離柵的隔離功能可以防止粉塵環(huán)境中潛在的電氣火花傳播至控制區(qū)，確保信號(hào)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

防爆保護(hù)：該隔離柵符合本安型防爆要求，即使在粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域中，也不會(huì)因電氣火花引發(fā)爆炸。因此，BM200-TR系列隔離柵既能安全傳輸溫度信號(hào)，又能在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)可靠監(jiān)測(cè)。

3.2 攪拌站與輸送系統(tǒng)——高功率設(shè)備的電流監(jiān)控

攪拌站和輸送系統(tǒng)是混凝土廠的核心設(shè)備區(qū)，涉及大量高功率電機(jī)和傳感設(shè)備，通常會(huì)產(chǎn)生較大電流信號(hào)。在該場(chǎng)景中，BM200-DI系列隔離柵用于電流監(jiān)控：

工作原理：電機(jī)等設(shè)備的電流傳感器監(jiān)測(cè)實(shí)際工作電流，并將其轉(zhuǎn)換為4-20mA或0-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。

信號(hào)隔離與安全傳輸：BM200-DI隔離柵將電流信號(hào)隔離并傳輸至控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)區(qū)域與控制室之間的信號(hào)隔離。其三隔離設(shè)計(jì)（輸入/輸出/電源隔離）有效防止電流波動(dòng)和干擾傳播到控制區(qū)，提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

過載保護(hù)：在系統(tǒng)出現(xiàn)電流過載或短路的情況下，BM200-DI隔離柵的輸入端會(huì)將異常電流隔離，以避免設(shè)備損壞和信號(hào)失真。同時(shí)，隔離柵的負(fù)載電阻（≤550Ω）確保信號(hào)輸出不會(huì)超出控制系統(tǒng)的接收范圍。

3.3 料斗與卸料區(qū)——粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)的位移和溫度監(jiān)控

料斗和卸料區(qū)涉及大量粉塵和重物移動(dòng)，存在粉塵爆炸和機(jī)械損傷的風(fēng)險(xiǎn)。BM200-TR系列隔離柵可將安裝在料斗中的溫度傳感器或電位計(jì)信號(hào)隔離并傳輸至控制中心。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度和位移信號(hào)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，防止物料堆積引發(fā)的安全問題。

位移監(jiān)測(cè)工作原理：位移傳感器或電位計(jì)安裝在料斗中，隨物料裝卸檢測(cè)其位移變化，并將變化轉(zhuǎn)化為0-10KΩ的電阻信號(hào)。

信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換：BM200-VR隔離柵接收電位計(jì)的電阻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的0-5V或0-10V電壓信號(hào)。此信號(hào)傳輸至安全區(qū)的控制系統(tǒng)，便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋處理。

3.4 設(shè)備維護(hù)和清理區(qū)域——安全隔離保障人員維護(hù)安全

在混凝土廠中，設(shè)備定期維護(hù)和清理是必不可少的。BM200-DI系列安全柵可以在維護(hù)期間隔離電流信號(hào)，避免意外的電氣沖擊。安裝安全柵可以在設(shè)備未完全斷電時(shí)確保維護(hù)人員的安全，特別是在粉塵和潮濕環(huán)境中避免電氣故障。

隔離電源電路：在設(shè)備維護(hù)期間，BM200-DI系列隔離柵可用于隔離電源電路，避免直接與設(shè)備高壓電源連接而造成的觸電風(fēng)險(xiǎn)。隔離柵的輸入端連接設(shè)備的電源電路，輸出端連接至安全區(qū)域的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓電路和低壓控制之間的電氣隔離。

安全斷電保護(hù)：維護(hù)操作時(shí)，如果電氣設(shè)備意外未完全斷電，BM200隔離柵的本安端可以限制傳輸?shù)碾娏鳎苊庖蚵╇娀螂娏鳑_擊引發(fā)的電氣事故。隔離柵的電流限制功能確保其在檢測(cè)到異常電流時(shí)，能夠有效隔斷故障電流的傳遞，保護(hù)維護(hù)人員安全。

避免誤接線風(fēng)險(xiǎn)：BM200系列隔離柵設(shè)計(jì)有明確的本安端和非本安端接線要求，能避免維護(hù)過程中接線錯(cuò)誤帶來的風(fēng)險(xiǎn)。使用本安端專用電纜和接線方式，有效防止因接線錯(cuò)誤引發(fā)的故障或電火花，提升維護(hù)操作的安全性。

3.5 電氣控制室——多信號(hào)集成監(jiān)控與安全隔離

電氣控制室是混凝土廠電氣設(shè)備的集中控制區(qū)域。BM200系列隔離柵在這里的應(yīng)用可以有效地隔離外部傳感器的電流或溫度信號(hào)。由于BM200系列具有輸入、輸出和電源三重隔離的特性，能保障信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，并降低電氣控制室內(nèi)電氣設(shè)備的故障率。

多信號(hào)隔離集成：BM200系列隔離柵可以支持多通道（如BM200-DI/I-C22支持2進(jìn)2出），將不同區(qū)域的電流、溫度或位移信號(hào)同時(shí)接入，通過隔離后傳輸至PLC或DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。

抑制共模干擾：控制室信號(hào)傳輸中的共模干擾會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)判斷造成誤差。BM200隔離柵的三重隔離設(shè)計(jì)有效消除共模干擾，保證各區(qū)域信號(hào)準(zhǔn)確傳輸。

安全隔離與保護(hù)：BM200隔離柵的安全端與本安端電氣隔離強(qiáng)度達(dá)2500V AC，有效保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)備，防止設(shè)備之間電位差波動(dòng)導(dǎo)致的短路或電擊事故。

4. BM200系列隔離式安全柵的優(yōu)勢(shì)

4.1 高可靠性和穩(wěn)定性

BM200系列隔離柵采用DIN導(dǎo)軌安裝方式，適合工業(yè)環(huán)境。其高達(dá)2500V AC的隔離電壓和IP20的防護(hù)等級(jí)，使其能夠在潮濕、粉塵較多的環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。

4.2 符合防爆標(biāo)準(zhǔn)

BM200系列隔離柵具備Ex ia Ga等級(jí)的防爆認(rèn)證，符合GB/T 3836標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)安全要求，適合在混凝土廠的爆炸危險(xiǎn)區(qū)中安裝使用。

4.3 精確的信號(hào)傳輸

BM200系列產(chǎn)品具有0.2%的高傳輸精度和極低的溫度漂移（50ppm），在高粉塵、高濕度的環(huán)境中仍能保證信號(hào)的準(zhǔn)確性和一致性。這在混凝土廠精確控制生產(chǎn)過程方面尤為重要。

5. 結(jié)論

BM200系列隔離式安全柵在混凝土廠的危險(xiǎn)區(qū)域中起到了信號(hào)隔離、防爆和系統(tǒng)保護(hù)的關(guān)鍵作用。通過對(duì)不同場(chǎng)景的分析，驗(yàn)證了其在粉塵環(huán)境、機(jī)械設(shè)備控制和高溫環(huán)境下的可靠性。建議在未來的應(yīng)用中，繼續(xù)優(yōu)化設(shè)備的安裝和維護(hù)流程，以充分發(fā)揮其安全保障作用。

審核編輯 黃宇