BM200系列隔離式安全柵在混凝土廠電氣安全保障和防爆中的應用

2024/11/4 15:27:27

摘要

混凝土廠在生產過程中涉及多個危險區(qū)域，粉塵、爆炸性環(huán)境和重型機械設備帶來的安全隱患顯著。因此，應用合適的電氣隔離設備，如安科瑞B(yǎng)M200系列隔離式安全柵，可以有效隔離信號，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景下的應用，探討其在信號傳輸隔離、系統(tǒng)保護、防爆等方面的作用。

1. 引言

混凝土廠在生產過程中會產生大量粉塵，并涉及高功率設備的使用。為確保生產的安全性，需要對傳感器信號進行隔離，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安全型設備，符合GB/T 3836.1-2021和GB/T 3836.4-2021的防爆要求，可應用于危險區(qū)域的信號隔離。

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的隔離和轉換。其中，BM200-DI系列用于隔離電流信號，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信號的隔離和傳輸，常用于溫度監(jiān)測。

3. 隔離式安全柵在混凝土廠中的應用

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

在水泥、粉煤灰等原材料的儲存區(qū)，由于粉塵濃度高，存在爆炸風險。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）的信號隔離并安全傳輸至控制室。該隔離柵能將熱電阻信號轉換成4-20mA或0-10V的標準信號，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，以實現(xiàn)溫度監(jiān)測和信號隔離：

工作原理：熱電阻傳感器安裝在原材料儲存區(qū)，實時測量溫度，并將溫度變化轉化為電阻信號。

信號隔離與轉換：BM200-TR隔離柵接收熱電阻的電阻信號，將其轉換成與溫度成比例的電流或電壓信號（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)，確保信號傳輸的安全性。

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

3.2 攪拌站與輸送系統(tǒng)——高功率設備的電流監(jiān)控

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

工作原理：電機等設備的電流傳感器監(jiān)測實際工作電流，并將其轉換為4-20mA或0-20mA的標準電流信號輸出。

信號隔離與安全傳輸：BM200-DI隔離柵將電流信號隔離并傳輸至控制系統(tǒng)，實現(xiàn)危險區(qū)域與控制室之間的信號隔離。其三隔離設計（輸入/輸出/電源隔離）有效防止電流波動和干擾傳播到控制區(qū)，提高信號傳輸的穩(wěn)定性。

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

3.3 料斗與卸料區(qū)——粉塵爆炸風險的位移和溫度監(jiān)控

料斗和卸料區(qū)涉及大量粉塵和重物移動，存在粉塵爆炸和機械損傷的風險。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信號隔離并傳輸至控制中心。通過實時監(jiān)控溫度和位移信號，可以及時發(fā)現(xiàn)異常，防止物料堆積引發(fā)的安全問題。

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

信號隔離與轉換：BM200-VR隔離柵接收電位計的電阻信號并將其轉換為標準化的0-5V或0-10V電壓信號。此信號傳輸至安全區(qū)的控制系統(tǒng)，便于實時監(jiān)測和反饋處理。

3.4 設備維護和清理區(qū)域——安全隔離保障人員維護安全

在混凝土廠中，設備定期維護和清理是必不可少的。BM200-DI系列安全柵可以在維護期間隔離電流信號，避免意外的電氣沖擊。安裝安全柵可以在設備未完全斷電時確保維護人員的安全，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：在設備維護期間，BM200-DI系列隔離柵可用于隔離電源電路，避免直接與設備高壓電源連接而造成的觸電風險。隔離柵的輸入端連接設備的電源電路，輸出端連接至安全區(qū)域的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)高壓電路和低壓控制之間的電氣隔離。

安全斷電保護：維護操作時，如果電氣設備意外未完全斷電，BM200隔離柵的本安端可以限制傳輸的電流，避免因漏電或電流沖擊引發(fā)的電氣事故。隔離柵的電流限制功能確保其在檢測到異常電流時，能夠有效隔斷故障電流的傳遞，保護維護人員安全。

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

3.5 電氣控制室——多信號集成監(jiān)控與安全隔離

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

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

抑制共模干擾：控制室信號傳輸中的共模干擾會對數據采集和系統(tǒng)判斷造成誤差。BM200隔離柵的三重隔離設計有效消除共模干擾，保證各區(qū)域信號準確傳輸。

安全隔離與保護：BM200隔離柵的安全端與本安端電氣隔離強度達2500V AC，有效保護控制系統(tǒng)設備，防止設備之間電位差波動導致的短路或電擊事故。

4. BM200系列隔離式安全柵的優(yōu)勢

4.1 高可靠性和穩(wěn)定性

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

4.2 符合防爆標準

BM200系列隔離柵具備Ex ia Ga等級的防爆認證，符合GB/T 3836標準的本質安全要求，適合在混凝土廠的爆炸危險區(qū)中安裝使用。

4.3 精確的信號傳輸

BM200系列產品具有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)境中仍能保證信號的準確性和一致性。這在混凝土廠精確控制生產過程方面尤為重要。

5. 結論

BM200系列隔離式安全柵在混凝土廠的危險區(qū)域中起到了信號隔離、防爆和系統(tǒng)保護的關鍵作用。通過對不同場景的分析，驗證了其在粉塵環(huán)境、機械設備控制和高溫環(huán)境下的可靠性。建議在未來的應用中，繼續(xù)優(yōu)化設備的安裝和維護流程，以充分發(fā)揮其安全保障作用。