原创危险环境下的传感器

 2009-3-5 11:54  2535 6 6 分类: 工程师职场

危险环境下的传感器

　传感器存在于我们生活的方方面面。从家庭的应用，到汽车，到监控工业流程的自动化和控制系统，传感器无所不在。像大多数元件一样，传感器是各种巨大系统的一个部分，而且功能也越来越强大。当需要在危险环境下使用传感器时，要对传感器的应用有详尽的了解，并仔细选择正确的类型。

　　在危险应用环境中，很多因素都需要被考虑到，在这样的环境中，能安全地采用传感器是个相当艰难的工作。

　　虽然我们在努力减少这样的危险性，但是危险环境毕竟是危险的。能改变的就是我们采用的方法。功能更为强大的设备和越来越一致的标准，这些都在一定程度上提高了安全性。

　　危险环境传感器品种繁多，适用于各种情况。但是其中的某些常用的元件可通用于大部分的情况。大多保护系统中，必须选择及安装传感器，而且这些传感器需要符合的标准，才能确保使用的安全。

　　大多数情况下，如果在某些应用中恰当的使用传感器，设备即能保证运行安全。关键是对应用的了解与熟悉。一个设备属于Class I Div 1 等级的，它可适用危险环境，但不适合其他环境，如有毒媒介。

　　误解和错误的应用会带来很多不良后果。最终用户需要了解他选择的传感器可应用在什么场合。不要仅仅依赖外部的说明。你的应用可能需要的不是一个符合标准的设备，但是谨慎的使用和应用。

　　为了保证安全，危险环境下的传感器需要经过特殊的设计，以适应某些环境。通常，需要达到以下三项中的至少一项：
? 选择本安产品；
? 使用防爆设备；
? 采用清除加压（purge-and-pressure）系统。

　　本安（intrinsically safe , IS）传感器的能量较低，不足以产生危险。在兼容测试中，对本安额定设备进行测试，并确定多少能量能使设备产生反应。IS设备通常使用一个“外部仪器”称为安全栅，用于限制电流量，这样确保能量保持在出错状态下。

　　被动栅可建立保护机制，能防止过电压，并限制电流。如果在4-20 mA的线路上出现短路电路，安全栅能防止失误状态的激发。

　　所有的栅不尽相同，有很多的类型。必须针对不同的设备参数选择不同的栅，才能选用正确的类型。否则，很难起到保护作用。

　　对于Class I Div 2的危险环境中，非易燃设备、设施和现场接线有时会替代本安设备。传感器会包含在一个防爆室中，如果事故产生，这个空间能减小爆炸冲力，并防止冲力和火的继续蔓延。防爆技术目前已经发展得比较完善，可使用于各种应用。

　　清除加压系统（purge-and-pressure）用于防止传感器和其他设备在危险环境中被激发。有很多有效因素，但是最重要的是这些系统引入了阻燃烧气体，如氮气或二氧化碳，充满在管线、元件和设备之间，消除可燃物质的可能性。有时也采用密封的系统，让可燃物质无法进入。

　　用户在寻求合适传感器，以及哪些环境下适用，这些都必须遵循某些测试组织的标准，

　　在北美，用于危险环境的传感器，一般都要由通过独立的测试实验室进行测试和鉴定，如UL（Underwriters Laboratories）、FM (Factory Mutual) 和CSA (Canadian Standards Association)，还要符合美国国家防火协会的国家电子标准（National Fire Protection Association’s National Electrical Code ，NFPA 70）。

　　美国国家电气规范（NEC）与大多数美国标准相似，将危险环境分为三类：
? 蒸汽和气体（Class I）；
? 粉尘，如煤和面粉（Class II）；
? 纤维（Class III）
　　分类还描述了状态的等级：
? 常态状态（Div 1）；
? 非常态（Div 2）；
　　此外，还能进一步细分，根据某些特定的物质（氧气、乙炔等）。

　　在欧洲，欧洲电气技术标准委员会（European Committee for Electrotechnical Standardization ，CENELEC）的标准一直以来被采用。近期，更多的采用ATEX的易爆炸环境下的设备（Equipment Intended for Use in Potentially Explosive Atmospheres）标准。