隨著稱重儀表在各種場合的廣泛使用，市場對防爆稱重儀表的需求也越來 越多。本安防爆技術作為一種低功率設計技術，具有安全可靠性高，適用范圍廣，可帶電維 護等特點，在防爆稱重儀表的設計中被越來越廣泛地應用。本文將圍繞本安防爆技術在稱重 儀表中的應用淺談一些筆者的經驗和體會，與同行探討。

一?本質安全電路的概念 在標準規定條件（ 包括正常工作和規定的故障 條件）下產生的任何電火花或任何熱效應均不能點 燃規定的爆炸性氣體環境的電路。

二、設計所依據的主要標準

GB3836.1 IEC60079- 0 EN50014 FM3600 GB3836.4 IEC60079- 11 EN50020 FM3610

三、本安設備的等級

本質安全設備和關聯設備的本質安全部分應分 為a?或b?等級。

a?等級：當施加Um (施加到關聯設備非 本安連接裝置上，而不會使本安性能失效的最高電 壓）或Ui (施加到本質安全電路連接裝置上，而 不會使本安性能失效的最高電壓）之后，在下列每 一種情況下，a”等級電氣設備中的本質安全電路 不能引起點燃：

a)正常工作和施加產生最不利條件的非計數故

障

正常工作和施加一個計數故障加上產生最不 利條件的非計數故障

正常工作和施加二個計數故障加上產生最不 利條件的非計數故障

b?等級：當施加Um或Ui之后，在下列每 一種情況下，b”等級電氣設備中的本質安全電 路不能引起點燃：

正常工作和施加產生最不利條件的非計數故

障

正常工作和施加一個計數故障加上產生最不 利條件的非計數故障

四、本安技術的特征

本安技術是一種以抑制點火源能量為防爆手段 的“安全設計”技術。要求設備在正常工作和故障 狀態下可能產生的電火花和熱效應分別小于爆炸性 危險氣體的最小點燃能量和自燃溫度。

本安技術實際上是一種低功率設計技術，因此 它能很好地適用于工業自動化過程儀表。

五、本安技術設計

1、限制電壓

一般均采用兩只并聯的齊納二極管來實現（雙 重化）。

電路的限壓值為齊納二極管的齊納擊穿值x最 大誤差，例如用兩只1N5339B構成的限壓電路的 限壓值應考慮為5.6Vx 1.05=5.88V。

兩只齊納二極管在電路中應分別可測（印制板 上加橋接測試點，測試完畢后將齊納二極管接入 電路焊上測試點，測試紀錄應保存十年備查。

齊納二極管處的走線為保證可靠連接最好采用 左下圖的方式，如果走線寬度達2mm也可以采用 圖1的方式。①②③④各部分之間的間距應保證> = 2mm (根據電壓值確定）。特別要注意的是齊納 二極管的下面不能走線以防與走線短路

齊納二極管同樣應在2/3額定值以下工作，并 具有合適的散熱面積。

2、限制電流

有三種限流電路可供選擇：

)電阻限流參考圖2中R)

電路限流值為Umax/Rmin，電壓取最大值，電 阻必須考慮制造公差，取最小值。

對限流電阻的要求應符合EN50020/8.4節。 電阻類型為薄膜型或繞線型（在斷線時應能防 止繞線松脫）或者是符合標準規定的澆封或涂覆下 的印制電阻器。

限流電阻應工作在額定值2/3之下，即能承受

1.5倍額定電壓，承受1.5倍額定功率。

電阻限流的方式電路實現比較簡單，概念清楚，不會有歧義。缺點是大電流時電路的壓降較 大，對使用電池供電的設備而言比較難以接受。 b保險絲限流（參考圖3)

當采用保險絲來限流時，限流值應考慮為保險 絲額定值的1.7倍，即1.7xIn.。同時對保險絲有以 下要求：

?額定電壓應大于Um或Ui ?保險絲的分斷能力應大于電路中預期的最 大電流（對供電電網不大于250Vac的系統來說， 預期電流應認為不大于1500A

?使用在危險區域的保險絲必須是密封的 ?保險絲的電阻應加以考慮，尤其是在低壓 電路中。一般而言保險絲是正溫度系數元件，隨著 溫度的升高電阻值會增大，壓降也會變大

?可以采用限流電路將預期電流限制到保險 絲額定分斷能力之下，該限流電路中的限流元器件 應是可靠元器件，且器件的額定值應不小于：

?電流額定值2 1.5x1.7xIn 一 電壓額定值2 Um或Ui -功率額定值2 1.5x(1.7xIn)2x該限流器件的 電阻值

用于限流電路的保險絲，只允許打開外殼 進行更換；保險絲的型號，額定電流值等對本安性 能起重要作用的特性指標應顯著地標志在保險絲的 附近

保險絲限流電路的實現同樣比較簡單，電路的 壓降也比較小，但是對保險絲本身的要求較高，用 于危險區域的限流保險絲的價格也比較高。另外燒

保險絲的問題也是比較困擾的一個問題。

a串聯半導體電路限流（ 參考圖4 注意只有在ib等級的本安儀表中才允許使用 這種形式的限流電路，ia等級中不允許。并且必須 是三重化的電路。

圖4是此種限流電路的一個例子，當R1 (R2 或R3上流過的電流增大，使得電阻上的壓降大 于0.7V時，三極管Q1 (Q2或Q3將調整Q4(Q5或Q6的G極電壓從而調整Q4 (Q5或Q6 上的壓降，使電阻R1 (R2或R3上的壓降歸于

7V，從而限制電流為 0.7V/(18ohmx0.99)。

這種形式的限流電路相比與前面兩種限流電 路，電路比較復雜，設計及布板時需要考慮的因素 也比較多，比如三部分之間的距離要求，每一部分 內部各元件之間的距離要求，取樣電阻的功率、距 離要求、場效應管的額定值、散熱面積等等。

3、限制能量（含儲能元件：電容和電感） 電容及電感均為儲能元器件，必須根據電壓和 電流做相應限制。

^電容控制

本安儀表內部的所有電容值之和應小于EN50020表K1所規定的值。

限壓電路之前的電容值之和應按輸入電壓的最 大值考慮，限壓電路之后的電容值之和應按限壓值

考慮。

查表A.2時應考慮到安全系數（X1或X1.S b電感控制

一般來說，稱重儀表內電感很少，僅A/D輸 入端采用濾波器或信號輸入/輸出部分用濾波器含 有電感，電感值幾乎可以忽略。

當采用DC/DC電源時會選用電感，此時對電 感值的控制極為重要，控制的依據為EN50020附 錄A中的圖A.4和人6。（應考慮安全系數

4、合理選擇元器件額定參數、載流導線截面

等

B)元器件額定參數的選擇 合理選擇元器件的額定參數，為保證可靠工作 應使用降額使用的原則。尤其對那些與本質安全性 能有關的元件，在正常工作和標準規定的故障條件 下不得在超過元件安裝條件和溫度范圍規定的最大 電壓，電流和額定功率的三分之二的情況下工作。 b載流導線截面要求

儀表內的載流導線可區分為設備內絕緣導線和 印制電路導線，為保證在正常工作和標準規定的故 障條件下由于導線上流過的電流而引起的導線溫度 不超過設備規定的溫度組別所規定的溫度，這些導 線必須符合GB3836.4表1 “銅導線的溫度組別” 和表2 “印制板導線溫度組別”的要求。

5、結構及電路的分隔措施 為保證本質安全電路的本安特性，在儀表設計 時應充分考慮到本質安全電路與其他不同電路之間 的分隔措施。

儀表內導電部件間的間距為：

本質安全電路與非本質安全電路之間

不同本質安全電路之間

電路與接地或絕緣的金屬件之間

具體的間距要求應符合GB3836.4表4的要求。

六、結語

總而言之，本安儀表的設計最為關鍵之處為： ?限流并據此限制設備內部電感的大小 ?限壓并據此限制設備內部電容的大小

合理的選擇可靠元器件 ?合理的布板，保持必要的間距 在此，僅根據個人的淺薄理解，對本安防爆技 術在稱重儀表中的應用作一介紹，不當之處，請同 行專家指正。