船上采用齊納式安全柵導(dǎo)致故障分析報(bào)告

王美龍

摘 要：本文對某船上使用的本安防爆設(shè)備出現(xiàn)的故障進(jìn)行測量、分析，查出故障原因，提出解決措施和設(shè)計(jì)中需要注意的地方。

關(guān)鍵詞：本安防爆；齊納式安全柵；隔離式安全柵

中圖分類號(hào)：662 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：This paper analyzes the faults caused by zenner diode safety barrier used in ship， finds out the reasons for them and puts forward the solutions for the faults.

Key words： Intrinsic Safety explosion-proof； Zenner Diode safety barrier； Isolated safety barrier

1 概述

船用設(shè)備在危險(xiǎn)區(qū)域的必須使用防爆產(chǎn)品，國內(nèi)和國際上都將危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行了分類，其中要求最高的0區(qū)域，既在爆炸型氣體混合物連續(xù)或者長期存在的場所，必須使用本質(zhì)安全型電氣設(shè)備（本安設(shè)備），限制點(diǎn)火源能量。本安防爆設(shè)備必須有關(guān)聯(lián)的安全柵安裝在安全區(qū)域，安全柵主要有兩種，齊納式和隔離式。在安全柵的選用中，要綜合考慮價(jià)格和使用環(huán)境條件，全部滿足要求才能選用。曾經(jīng)在某船上，因?yàn)槭褂谬R納式安全柵，導(dǎo)致系統(tǒng)功能故障，本文就對此故障進(jìn)行分析。

2 故障現(xiàn)象

某船上使用的貨艙進(jìn)水報(bào)警系統(tǒng)共有十多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，傳感器本安防爆浮子安裝開關(guān)在貨艙區(qū)域和首部，采集控制箱安裝在駕駛室，安全柵放在貨艙區(qū)域的克令吊筒體里面，屬于安全區(qū)，但距離采集控制箱距離較遠(yuǎn)。在系泊試驗(yàn)中，整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試報(bào)驗(yàn)所有報(bào)警點(diǎn)都正常工作，沒有任何問題，報(bào)驗(yàn)順利通過。大約一個(gè)月后試航回來，系統(tǒng)有好幾個(gè)點(diǎn)都出現(xiàn)誤報(bào)警，檢查浮子沒有問題，所有線路也正常，將正常工作點(diǎn)的安全柵和不正常工作點(diǎn)的安全柵交換使用，正常的依然正常，誤報(bào)警的依然誤報(bào)警，更換浮子也不行，看似與安全柵和浮子都沒有關(guān)系，控制箱也正常工作。

3 故障測試和分析

經(jīng)查看分析安全柵的電路，用萬用表測試安全柵各點(diǎn)工作電壓，發(fā)現(xiàn)原來是船體地電位導(dǎo)致安全柵工作不正常，當(dāng)時(shí)系統(tǒng)配置的安全柵是齊納式安全柵，其電路如圖1所示。

船用電源為DC24V對船體絕緣的電源系統(tǒng)，此信號(hào)采集為開關(guān)量信號(hào)，R為限流電阻，F(xiàn)為熔斷絲，D1、D2為齊納二極管用于限壓，S1為危險(xiǎn)區(qū)域液位浮子開關(guān)。測試發(fā)現(xiàn)，在誤報(bào)警的回路中，地電位太高，導(dǎo)致兩個(gè)齊納二極管D1、D2都正向?qū)ǘ`報(bào)警，正常工作的電路中D1、D2至少有一個(gè)是反向截止的。如果將安全柵的船體接地?cái)嚅_，回路都可以正常工作，但失去了防爆保護(hù)功能。測試還發(fā)現(xiàn)，貨艙桅屋區(qū)域的船體電位有時(shí)和駕駛室差異近20 V。我們分析，在當(dāng)初系泊試驗(yàn)期間，各處船體電位都低，所有報(bào)警點(diǎn)都正常工作，但隨著船上各種條件的變化，船體各處地電位發(fā)生的變化，導(dǎo)致部分安全柵出現(xiàn)異常工作，所以此次故障屬于安全柵選型造成故障。我們將所有安全柵更換成隔離式安全柵，并按新的方式安裝調(diào)試，船體地電位不再對工作電路造成任何影響，結(jié)果所有工作正常，故障也解決了。

4 安全柵選型

安全柵分兩類，齊納式安全柵和隔離式安全柵。根據(jù)實(shí)際性能需要和兩種安全柵的優(yōu)缺點(diǎn)，合理選用經(jīng)濟(jì)可靠的安全柵。

齊納式安全柵原理簡單、電路實(shí)現(xiàn)容易、價(jià)格低廉、精度高、通用性強(qiáng)，不過其自身原理有很大缺陷，有如下四個(gè)條件和特點(diǎn)：

（1）安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)；

（2）要求危險(xiǎn)區(qū)域的現(xiàn)場儀表用隔離型；

（3）對電源的影響大，也受電源影響；

（4）其電路原理需要吸收輸入回路能量，易造成輸出不穩(wěn)定。

隔離式安全柵將輸入、輸出及電源三方之間相互電氣隔離，同時(shí)符合本安型限制能量要求，克服了齊納式安全柵的四大缺陷。與齊納式安全柵相比，雖然價(jià)格稍貴，而其性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來更多收益。

由于船舶設(shè)備系統(tǒng)可能跨區(qū)較大，船體本身“地”的不可靠性，不能保證整個(gè)設(shè)備有可靠的接地系統(tǒng)， 齊納式安全的原理缺陷不適合在船舶上使用。

5 結(jié)束語

基于兩種安全柵的優(yōu)缺點(diǎn)、船舶電源系統(tǒng)船體絕緣性以及船體各局部電位差異和變化的特點(diǎn)，有本安防爆要求的船舶電氣設(shè)備必須配用隔離式安全柵。

參考文獻(xiàn)

[1]爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備，第4部分[s]. GB3836.4-2000.endprint