DFA型安全柵工作過程及故障分析

2006年11月15日 13:34:23人氣：846來源：煙臺勾股通信技術(shù)有限公司

DFA型安全柵是用以實現(xiàn)危場所與安全場所之間能量限制與隔離，構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的設(shè)備。因此，安全柵是構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的關(guān)鍵單元。DFA型安全柵是屬于有源隔離式的安全柵。

DFA型安全柵是構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的重要設(shè)備，但在使用時故障較多,一出問題就得派人到大連的廠家進行修復(fù)，既浪費資金，又不能保證生產(chǎn)上的急需。因而必須對出故障的安全柵進行就地修復(fù)。因此必需要弄清楚安全柵的工作原理。
一、工作原理
1．檢測端安全柵簡單原理
儀表由DC/AC變換器、整流濾波回路、變流器及放大回路和電壓、電流限制器構(gòu)成。24VDC電源電壓通過DC/AC變換器，變成一定頻率的交流方波，經(jīng)過整流濾波回路和電壓、電流限制器供給變送器作為電源，變送器輸出4-20mADC電流，通過變流器及放大回路輸出。
2．操作端安全柵簡單原理
儀表由DC/AC變換器、整流濾波回路、調(diào)制器、變流器及放大回路和電壓、電流限制器構(gòu)成。24VDC電源電壓通過DC/AC變換器，變成一定頻率的交流方波，由調(diào)節(jié)器輸入的4-20mADC信號，先經(jīng)過調(diào)制器變成交流信號，經(jīng)放大回路放大后，通過電壓、電流限制器通往危險場所的定位器。
由以上簡述可以看出，二者都是通過DC/AC變換器將電源與現(xiàn)場儀表隔離，通過變流器將危險場所與安全場所儀表相隔離。并且用電壓、電流限制器將通往危險場所的信號能量加以限制，以滿足安全火花電路的要求。由以上分析可以看出，對安全柵的要求是：1、要的進行信號傳遞并進行隔離。2、限制通往危險場所的信號能量。前者保證系統(tǒng)的精度，后者保證系統(tǒng)的安全。此外，還可以提高信號的抗*力，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
二、線路分析
1．DC/AC變換器

變換器的作用是將電源由直流變換成一定頻率的交流方波。是變壓器耦合正反饋共基極推挽式自激振蕩電路。電源接通后，電流經(jīng)過電阻向T1、T2兩管注入基流，兩管開始導(dǎo)通。但因兩管參數(shù)不一致，若T1導(dǎo)通較強，則其集電極電流Ic1就較大，Ic1流經(jīng)變壓器初級繞組產(chǎn)生反電勢Ec。由于變壓器耦合作用，在基極繞組中也產(chǎn)生同方向感應(yīng)電勢Eb，它使T1管注入的基流更大，使T1導(dǎo)通更強。同時T2注入的基流更少，結(jié)果T1很快導(dǎo)通，T2截止，形成輸出方波前沿，這是正反饋。當(dāng)T1飽和導(dǎo)通后，由于管壓降很小，電壓大都加在線圈上，而且保持穩(wěn)定。因此線圈中磁化電流線性增長，直至磁芯飽和，這時付邊感應(yīng)電勢是常數(shù)，構(gòu)成輸出方波的平頂部分。隨著變壓器磁芯飽和，基極回路中感應(yīng)電勢趨向消失，隨著Ib1減少，T1管的集電極電流Ic1也減少，感應(yīng)電勢Eb’使Ib1進一步減小，而T2基流增加。由于正反饋使T1很快截止，而T2很快導(dǎo)通，構(gòu)成輸出方波的下沿。這樣周而復(fù)始，便輸出交流方波。
2．電流互感器、共基極放大器

輸入的4-20mADC信號經(jīng)調(diào)制成交流信號后，送到交流互感器B2原邊，通過電—磁—電的轉(zhuǎn)換，在付邊得到與輸入端相隔離的電流信號，電流互感器付邊采用共基極放大電路作為解調(diào)放大器。此線路具有傳輸精度高，輸入阻抗小的特點。T3-T6采用復(fù)合管，可以提高放大倍數(shù)，從而提高了精度，改善了溫度性能?；ジ衅髟吔邮芙涣鞣讲ǎ筎3、T4和T5、T6輪流導(dǎo)通，輸出電流信號。
3．限壓、限流電路

限壓、限流電路是非線性保護電路，其作用是在異常情況下，當(dāng)輸入出現(xiàn)高壓或線路短路時，保證通往危險場所的電壓及電流限制在35VDC及35mADC以下。為了提高可靠性，采用了雙重化保護。如圖3所示，DX3-DX4是供給T8管基極電流，DX2-DX4是供電電源。工作過程分析如下：（1）、過壓保護：圖3中穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為28VDC左右。在正常情況下，供電24VDC則穩(wěn)壓管截止。由DX3-DX4向T8管注入基流，使T8管飽和導(dǎo)通。當(dāng)DX2-DX4超過35VDC時，則穩(wěn)壓管導(dǎo)通，電阻R15、R16上有電流通過，使R16上的壓降造成T7管導(dǎo)通，使T8管截止，切斷變送器的供電電源，從而達到過壓保護的目的。（2）、過流保護：在正常情況下，電流流過R14產(chǎn)生的壓降不能使T7管導(dǎo)通。當(dāng)電流超過35mADC時，在R14上的壓降足以使T7管導(dǎo)通，從而使T8管的基極電位下降，管子由飽和區(qū)進入放大區(qū)，保證回路中的電流基本維持不變，從而達到過流保護的目的。
4．操作端信號調(diào)制電路

輸入的4-20mADC信號，通過晶體管斬波器將直流信號變?yōu)榻涣餍盘?，晶體管斬波器是用交流方波電壓作為調(diào)制信號，在B2付邊采用共基極放大電路作為解調(diào)放大器。
三、典型故障、分析及處理
在DFA型安全柵使用中，不斷地出現(xiàn)了一些故障，根據(jù)故障發(fā)生的次數(shù)，經(jīng)過分析歸納主要有以下幾個典型故障：
1．能量限制回路不正常，造成回路中電流達不到20mADC
典型現(xiàn)象：變送器指示值在某一個值以下時指示正常，在達到這個值后則不在隨工藝指標(biāo)上升而上升，執(zhí)行器在達到某一位置時則不在隨控制信號的增大而改變。
原因分析：（1）、能量限制回路中穩(wěn)壓管的漏電流過大，造成T7管提前導(dǎo)通。尤其在夏季氣溫較高時，由于溫度的影響，造成此故障次數(shù)較多。
（2）、由于電阻R14的標(biāo)準(zhǔn)阻值為30歐姆，阻值較小，在溫較高時，阻值的變大也易造成T7管提前導(dǎo)通而發(fā)生此故障。
處理：更換穩(wěn)壓管和高精度電阻R14，嚴格控制安全柵安裝位置的溫度并做好散熱工作。
2．安全柵有輸入而無輸出
典型現(xiàn)象：安全柵有輸入信號而無輸出信號
原因分析：（1）、共基極放大電路中的復(fù)合管T3-T6損壞。（2）、能量限制回路T8管截止，截止的原因是
穩(wěn)壓管擊穿或T8管損壞。
處理：更換共基極放大電路中復(fù)合管中損壞的管子，更換穩(wěn)壓管和T8管。
3．安全柵無輸入又無輸出
典型現(xiàn)象：安全柵既無輸入信號又無輸出信號
原因分析：（1）、保險絲熔斷。
（2）、電源變換器不正常，T1、T2管損壞，電解電容C1損壞。造成無法為后續(xù)電路提供電源。
處理：更換合適的保險絲，更換損壞的T1、T2管和電解電容C1。
四、總結(jié)
通過以上的分析得知，DFA型安全柵的電源變換電路、輸入電路和輸出電路之間是通過變壓器進行*的電氣隔離，因此具有很好的安全火花防爆性能。安全柵是構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，因此在使用和維護中要嚴格按照技術(shù)規(guī)范來進行。為了保證安全火花防爆性能，對更換元件后的安全柵，要進行防爆性能的測試，測試合格后方可使用。在對典型故障分析后發(fā)現(xiàn)，大部分故障都是元件性能不良或損壞造成的，并且跟環(huán)境溫度關(guān)系很大，溫度高是造成故障頻發(fā)的主要因素。因此要嚴格控制安裝地點的溫度在允許的范圍內(nèi)，并做好散熱工作，這樣才能保證安全柵長周期穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：變送器變壓器

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