文/ Joachim Janik

特別策劃/安全生產(chǎn) Feature

在惡劣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)安全的緊急停車

文/ Joachim Janik

在腐蝕性氣體環(huán)境中使用的安全繼電器能夠可靠地切斷設(shè)備間的電力供應(yīng)，符合安全完整性SIL3等級(jí)——不論是酸性、腐蝕性的氣體或者是潮濕環(huán)境，在流程工業(yè)領(lǐng)域中讓敏感的電氣安全保護(hù)系統(tǒng)可靠工作并不是一件容易的事情，以下這篇文章將給您保證系統(tǒng)安全帶來(lái)一些啟發(fā)。

在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中不可避免地會(huì)遇到腐蝕性的損害，但不要在安全保護(hù)系統(tǒng)中出現(xiàn)這種損害

化工生產(chǎn)企業(yè)過(guò)程中的痕量氯氣、硫化氫等氣體對(duì)金屬材料是有害的，會(huì)腐蝕流程設(shè)備零部件，使其過(guò)早磨損失效。這種情況不僅僅出現(xiàn)在室外設(shè)備上，室內(nèi)設(shè)備諸如電器柜中的元器件也并未得到最好的保護(hù)。若沒(méi)有采取進(jìn)一步的防護(hù)措施，例如電器柜中的強(qiáng)制通風(fēng)，含有有害成分的空氣就會(huì)進(jìn)入到電器柜內(nèi)部，對(duì)安全保護(hù)系統(tǒng)將構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。Weidmüller公司對(duì)其SCS 24V DC SIL 3安全系列的安全繼電器進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，從繼電器產(chǎn)品方面提高了它的安全保護(hù)功能，并在投入實(shí)際應(yīng)用前進(jìn)行了一系列性能測(cè)試，其表現(xiàn)已超過(guò)了相關(guān)規(guī)定的要求。

通過(guò)了強(qiáng)腐蝕性環(huán)境測(cè)試

為保護(hù)敏感的電氣元器件，每個(gè)安全繼電器都用特殊的噴漆工藝技術(shù)噴涂了一層質(zhì)地均勻的、有著規(guī)定厚度的特殊防護(hù)漆，從而具有很好的抵抗酸性、鹽性或潮濕環(huán)境的能力。Weidmüller公司的實(shí)驗(yàn)室還對(duì)這些安全繼電器在各種有害氣體環(huán)境中進(jìn)行了不間斷的性能測(cè)試，例如根據(jù)EN 60068標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行了4次鹽霧噴灑試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)的有害氣體濃度是按照美國(guó)儀器儀表協(xié)會(huì)ISA（ISA S71.04-1985）標(biāo)準(zhǔn)中Level G3級(jí)規(guī)定的濃度，明顯高于歐盟標(biāo)準(zhǔn)4次鹽霧噴灑試驗(yàn)規(guī)定的濃度，從而更加逼真地模擬了真實(shí)的使用環(huán)境。另外，在測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)試件一直在不停地工作。不同的功能測(cè)試保證了元器件電路板上的保護(hù)漆能夠可靠地防止有害氣體的侵蝕。

最后的顯微檢測(cè)證明：安全繼電器處于完美的狀態(tài)，盡管試驗(yàn)環(huán)境非常惡劣，但有害氣體并沒(méi)有對(duì)金屬材料造成損害。換句話說(shuō)，用戶可以毫無(wú)顧慮地在Level G3所描述的腐蝕性環(huán)境中使用安全繼電器了。由生產(chǎn)廠家出具的質(zhì)量一致性聲明證實(shí)了SCS 24V DC SIL 3安全繼電器滿足了有害氣體檢驗(yàn)的規(guī)定和要求。

通過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試：在一個(gè)月的時(shí)間里，Weidmüller公司的實(shí)驗(yàn)室對(duì)安全繼電器在腐蝕性氣體環(huán)境中進(jìn)行著不間斷工作狀態(tài)下的性能測(cè)試。

滿足特定應(yīng)用場(chǎng)合

TüV Nord質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督局按照EN 61508標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SCS 24V DC SIL 3安全繼電器進(jìn)行了安全完整性等級(jí)SIL 3的檢驗(yàn)認(rèn)證，從而使之歸為安全可靠性類別儀的器設(shè)備之列了。按照有關(guān)的安全設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)時(shí)已把功能失效的風(fēng)險(xiǎn)降低到最小程度，例如，安全繼電器模塊中包含了安全保護(hù)電路和輔助的監(jiān)控電路。在安全保護(hù)電路中，3個(gè)繼電器串聯(lián)在一起，從而保證了輸出電路可靠的斷開。典型的斷開時(shí)間為14 ns，接通時(shí)間為7 ns。SIL繼電器中的5A保險(xiǎn)器承擔(dān)著防短路保護(hù)的任務(wù)。安全繼電器輸入端的特殊電路保護(hù)了繼電器不受這類繼電器經(jīng)常遇到的測(cè)試脈沖的干擾。

輔助的監(jiān)控電路是作為寬電壓輸入端設(shè)計(jì)的。監(jiān)控電路典型的斷開時(shí)間為21 ns。在一個(gè)電器設(shè)備中，除了具有SIL 3的斷電保護(hù)功能外，還可以在直流/交流24 V～230 V的范圍內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行電氣隔離，向上一級(jí)主控系統(tǒng)反饋信息。這樣，這一繼電器就可以在一些特殊場(chǎng)合中應(yīng)用了，例如高直流電壓的備份系統(tǒng)中以及罐設(shè)備的防溢流系統(tǒng)中。

安全繼電器正面有2個(gè)黃色的LED指示燈，它們分別表示安全繼電器的安全保護(hù)電路和監(jiān)控電路的工作情況，從而方便了安全繼電器的功能/故障檢查分析。外部可以更換的保險(xiǎn)器方便了用戶在現(xiàn)場(chǎng)快捷更換保險(xiǎn)器。其長(zhǎng)、寬、高尺寸為113.6 mm x 22.5 mm x 117.2 mm，是安全繼電器類型中比較緊湊的結(jié)構(gòu)，因此在電器柜DIN標(biāo)準(zhǔn)的TS 35安裝卡槽中占用的空間也非常小。所用導(dǎo)線的橫截面積為0.14～2.5 mm2，用緊定螺釘實(shí)現(xiàn)了可靠的防松連接。在環(huán)境溫度-25～+50℃的條件下，這一安全繼電器可以不受限制的連續(xù)工作。

您應(yīng)該知道的功能性安全

EN/IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功能性安全是這樣規(guī)定的：通過(guò)安全保護(hù)系統(tǒng)和相應(yīng)的技術(shù)措施把風(fēng)險(xiǎn)降低到能夠接受的程度。在這樣的背景條件下，滿足安全完整性等級(jí)SIL 3的安全繼電器承擔(dān)中緊急停斷電的任務(wù)。這樣的斷電過(guò)程不是一個(gè)持續(xù)性的過(guò)程，而是只有在遇到緊急情況下才出現(xiàn)的安全控制，最多一年一次。因此，流程設(shè)備運(yùn)營(yíng)商只需要較低的請(qǐng)求速率（低需求模式）就足夠了。但高請(qǐng)求速率（高需求模式）在功能性安全保護(hù)中也有著非常重要的作用和意義，一個(gè)典型例子就是油罐灌裝時(shí)的溢出保護(hù)，這是一個(gè)要求非常精確的過(guò)程控制。

本文作者系Weidmüller公司安全繼電器產(chǎn)品經(jīng)理。