技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >DFA型安全栅工作过程及故障分析

DFA型安全栅工作过程及故障分析

供稿:ql7544627 2006/11/15 8:44:00

0 人气:2881

  • 关键词:

齐鲁石化股份有限公司橡胶厂 叶全胜DFA型安全栅是用以实现危场所与安全场所之间能量限制与隔离,构成安全火花防爆系统的设备。因此,安全栅是构成安全火花防爆系统的关键单元。DFA型安全栅是属于有源隔离式的安全栅。 DFA型安全栅是构成安全火花防爆系统的重要设备,但在使用时故障较多,一出问题就得派人到大连的厂家进行修复,既浪费资金,又不能保证生产上的急需。因而必须对出故障的安全栅进行就地修复。因此必需要弄清楚安全栅的工作原理。
一、 工作原理
1.检测端安全栅简单原理
仪表由DC/AC变换器、整流滤波回路、变流器及放大回路和电压、电流限制器构成。24VDC电源电压通过DC/AC变换器,变成一定頻率的交流方波,经过整流滤波回路和电压、电流限制器供给变送器作为电源,变送器输出4-20mADC电流,通过变流器及放大回路输出。
2.操作端安全栅简单原理
仪表由DC/AC变换器、整流滤波回路、调制器、变流器及放大回路和电压、电流限制器构成。24VDC电源电压通过DC/AC变换器,变成一定頻率的交流方波,由调节器输入的4-20mADC信号,先经过调制器变成交流信号,经放大回路放大后,通过电压、电流限制器通往危险场所的定位器。
由以上简述可以看出,二者都是通过DC/AC变换器将电源与现场仪表隔离,通过变流器将危险场所与安全场所仪表相隔离。并且用电压、电流限制器将通往危险场所的信号能量加以限制,以满足安全火花电路的要求。由以上分析可以看出,对安全栅的要求是:1、要精确的进行信号传递并进行隔离。2、限制通往危险场所的信号能量。前者保证系统的精度,后者保证系统的安全。此外,还可以提高信号的抗干扰能力,提高系统的稳定性。
二、线路分析
1.DC/AC变换器



图1 DC/AC变换器原理图变换器的作用是将电源由直流变换成一定頻率的交流方波。如图1所示,是变压器耦合正反馈共基极推挽式自激振荡电路。电源接通后,电流经过电阻向T1、T2两管注入基流,两管开始导通。但因两管参数不一致,若T1导通较强,则其集电极电流Ic1就较大,Ic1流经变压器初级绕组产生反电势Ec,方向如图1所示。由于变压器耦合作用,在基极绕组中也产生同方向感应电势Eb,它使T1管注入的基流更大,使T1导通更强。同时T2注入的基流更少,结果T1很快导通,T2截止,形成输出方波前沿,这是正反馈。当T1饱和导通后,由于管压降很小,电压大都加在线圈上,而且保持稳定。因此线圈中磁化电流线性增长,直至磁芯饱和,这时付边感应电势是常数,构成输出方波的平顶部分。随着变压器磁芯饱和,基极回路中感应电势趋向消失,随着Ib1减少,T1管的集电极电流Ic1也减少,感应电势Eb’使Ib1进一步减小,而T2基流增加。由于正反馈使T1很快截止,而T2很快导通,构成输出方波的下沿。这样周而复始,便输出交流方波。
2.电流互感器、共基极放大器


图2 共基极放大器原理图如图2所示,输入的4-20mADC信号经调制成交流信号后,送到交流互感器B2原边,通过电—磁—电的转换,在付边得到与输入端相隔离的电流信号,电流互感器付边采用共基极放大电路作为解调放大器。此线路具有传输精度高,输入阻抗小的特点。T3-T6采用复合管,可以提高放大倍数,从而提高了精度,改善了温度性能。互感器原边接受交流方波,使T3、T4和T5、T6轮流导通,输出电流信号。
3.限压、限流电路


图3 限压、限流电路原理图限压、限流电路是非线性保护电路,其作用是在异常情况下,当输入出现高压或线路短路时,保证通往危险场所的电压及电流限制在35VDC及35mADC以下。为了提高可靠性,采用了双重化保护。如图3所示,DX3-DX4是供给T8管基极电流,DX2-DX4是供电电源。工作过程分析如下:(1)、过压保护:图3中稳压管的稳压值为28VDC左右。在正常情况下,供电24VDC则稳压管截止。由DX3-DX4向T8管注入基流,使T8管饱和导通。当DX2-DX4超过35VDC时,则稳压管导通,电阻R15、R16上有电流通过,使R16上的压降造成T7管导通,使T8管截止,切断变送器的供电电源,从而达到过压保护的目的。(2)、过流保护:在正常情况下,电流流过R14产生的压降不能使T7管导通。当电流超过35mADC时,在R14上的压降足以使T7管导通,从而使T8管的基极电位下降,管子由饱和区进入放大区,保证回路中的电流基本维持不变,从而达到过流保护的目的。
4.操作端信号调制电路


图4 操作端调制电路原理图如图4所示,输入的4-20mADC信号,通过晶体管斩波器将直流信号变为交流信号,晶体管斩波器是用交流方波电压作为调制信号,在B2付边采用共基极放大电路作为解调放大器。
三、典型故障、分析及处理
在DFA型安全栅使用中,不断地出现了一些故障,根据故障发生的次数,经过分析归纳主要有以下几个典型故障:
1.能量限制回路不正常,造成回路中电流达不到20mADC
典型现象:变送器指示值在某一个值以下时指示正常,在达到这个值后则不在随工艺指标上升而上升,执行器在达到某一位置时则不在随控制信号的增大而改变。
原因分析:(1)、能量限制回路中稳压管的漏电流过大,造成T7管提前导通。尤其在夏季气温较高时,由于温度的影响,造成此故障次数较多。
(2)、由于电阻R14的标准阻值为30欧姆,阻值较小,在温较高时,阻值的变大也易造成T7管提前导通而发生此故障。
处理:更换稳压管和高精度电阻R14,严格控制安全栅安装位置的温度并做好散热工作。
2.安全栅有输入而无输出
典型现象:安全栅有输入信号而无输出信号
原因分析: (1)、共基极放大电路中的复合管T3-T6损坏。(2)、能量限制回路T8管截止,截止的原因是
稳压管击穿或T8管损坏。
处理:更换共基极放大电路中复合管中损坏的管子,更换稳压管和T8管。
3.安全栅无输入又无输出
典型现象:安全栅既无输入信号又无输出信号
原因分析: (1)、保险丝熔断。
(2)、电源变换器不正常,T1、T2管损坏,电解电容C1损坏。造成无法为后续电路提供电源。
处理:更换合适的保险丝,更换损坏的T1、T2管和电解电容C1。
四、总结
通过以上的分析得知,DFA型安全栅的电源变换电路、输入电路和输出电路之间是通过变压器进行完全的电气隔离,因此具有很好的安全火花防爆性能。安全栅是构成安全火花防爆系统的关键设备,因此在使用和维护中要严格按照技术规范来进行。为了保证安全火花防爆性能,对更换元件后的安全栅,要进行防爆性能的测试,测试合格后方可使用。在对典型故障分析后发现,大部分故障都是元件性能不良或损坏造成的,并且跟环境温度关系很大,温度高是造成故障頻发的主要因素。因此要严格控制安装地点的温度在允许的范围内,并做好散热工作,这样才能保证安全柵长周期稳定运行。

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

工控速派APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般