Устройство искрозащиты измерительного преобразователя Советский патент 1990 года по МПК E21F9/00 G01R1/36 

.1

10

15

20

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами переработки, хранения, транспортирования взрывоопасных веществ, в частности газа и Иредназначено для искрозащиты во взры воопасных средах цепей с метрологическими характеристиками, например, цепей между термопарой (или цепей с термосопротивлениями), расположенной So взрывоопасной среде, и согласующими усилителями, имеющими электрические источники питания и расположенными во взрывобезопасной среде.

Целою изобретения является повышение надежности искрозащиты при сохранении метрологических характеристик измерительно-преобразовательной системы.

На фиг, 1 приведена схема электрическая устройства искрозащиты измерительного преобразователя; на фиг.2 - ременные диаграммы изменения напряжений при работе устройства в нормаль- 25 ном ремиме и в режиме искрозащиты; йа фиг. 3 примеры конкретной реали- порогового элемента и шунтирую- цего элемента.

Устройство искрозащиты измеритель- 30 ,ного преобразователя (фиг. 1) содержит пороговый элемент 1, подсоединенный между управляющим входом 2 шунтирующего элемента 3 и первым выходом 4 преобразователя 5 напряжения, соединенного первым входом 6 через балластный резистор 7 с первым выходом 0 измерительного преобразователя 9 искрозащитные резисторы 10, подсоединенные между выходными клеммами 11 устройства и первым и вторым входами 6 преобразователя 5 напряжения, второй балластный резистор 7, подключенный между вторыми входами измеритель15 3984

рон порогового устройства 1 (фиг, 1) и тиристор шунтирующего элемента 3 находятся в закрытом состоянии.Температурная нестабильность разности входного сопротивления измерительного усилителя 13 и сопротивления закрытых стабилитрона и тиристора при низких напряжениях мала и не оказывает суще-с ственного воздействия на увеличение погрешности измерений системы. Использование измерительного усилителя 13 с большим коэффициентом ослабления синфазных сигналов и симметричное (относительно входов измерительного усилителя 13 и измерительного преобразователя 9) подключение резисторов (балластных 7 и искрозащитных 10) облегчает регулировки и улучшает метрологические характеристики измерительно-преобразовательной системы.

35

40

О момент Tt начинается формирование аварийной ситуации. Допустим, что напряжение питания измерительного усилителя 13 попадает йа клеммы 11 ив мо-г мент Т4 достигнет уровня срабатывания стабилитрона UCT (фиг. 2)„ В этой случае стабилитрон порогового устройства 1 пропускает ток на управляющий вход 2 тиристора, шунтирующего элемента 3. Тиристор открывается, шунтирует стабилитрон и образует шунтирующую перемычку между входами 6. Напряжение на этой шунтирующей перемычке равно падению напряжения на открытом тиристоре и составляет доли вольта. Резисторы 10 ограничивают ток тиристора. Таким образом во взрывоопасную зону с измерительным преобразователем 9 попадает напряжение намного ниже, чем искроопасное напряжение U искр при любых изменениях возникшего аварийно напряжения Ut1 , Этим обеспечивается искрозащита при разрыве электрических

0

5

0

О момент Tt начинается формирование аварийной ситуации. Допустим, что напряжение питания измерительного усилителя 13 попадает йа клеммы 11 ив мо-г мент Т4 достигнет уровня срабатывания стабилитрона UCT (фиг. 2)„ В этой случае стабилитрон порогового устройства 1 пропускает ток на управляющий вход 2 тиристора, шунтирующего элемента 3. Тиристор открывается, шунтирует стабилитрон и образует шунтирующую перемычку между входами 6. Напряжение на этой шунтирующей перемычке равно падению напряжения на открытом тиристоре и составляет доли вольта. Резисторы 10 ограничивают ток тиристора. Таким образом во взрывоопасную зону с измерительным преобразователем 9 попадает напряжение намного ниже, чем искроопасное напряжение U искр при любых изменениях возникшего аварийно напряжения Ut1 , Этим обеспечивается искрозащита при разрыве электрических

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами переработки, хранения, транспортирования взрывоопасных веществ, в частности газа. Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены первый и второй искрозащитные резисторы 10, второй балластный резистор 7, подключенный между вторыми входами измерительного преобразователя и преобразователя 5 напряжения. Выходы преобразователя 5 напряжения соединены с выходами шунтирующего элемента 12. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ного преобразователя 5 напряжения, цепей во взрывоопасной зоне и попада- ходы которого соединены с выходами 12 шунтирующего элемента 3. Выходы устройства подключены к входам измерительного усилителя 13.

Устройство искрозащиты измеритель- ,Q ного преобразователя работает следующим образом.

В нормальных ситуациях термопреобразователь 9 дает на клеммы 8 и 11 напряжение низкого уровня (на фиг. 2

нии повышенного напряжения в цепи, связанные гальванически с цепями во взрывоопасной зоне.

Устройство искрозащиты измерительного преобразователя не имеет в своем составе источников электроэнергии и единственным источником искроопасно- го напряжения могут стать источники питания измерительного усилителя

11

от момента Т0 до момента Т ,) . Уровень этого напряжения ниже напряжения стабилизации стабилитрона UCT (для КС107 ист 0,78В), поэтому стабилит55

при его аварии. Применение измерительного усилителя 13, имеющего дифференциальные входы, не связанные с общей шиной питания, понижает вероятность

попадания U

на клеммы 11, так как

цепей во взрывоопасной зоне и попада-

нии повышенного напряжения в цепи, связанные гальванически с цепями во взрывоопасной зоне.

Устройство искрозащиты измерительного преобразователя не имеет в своем составе источников электроэнергии и единственным источником искроопасно- го напряжения могут стать источники питания измерительного усилителя

11

при его аварии. Применение измерительного усилителя 13, имеющего дифференциальные входы, не связанные с общей шиной питания, понижает вероятность

попадания U

на клеммы 11, так как

для этого нужны две совпадающие во времени и различные по характеру неисправности: пробой +УПИГ на первую клемму 11 и пробой +ИПИТ на вторую клемму 11. Уже при возникновении одной из таких неисправностей она может быть замечена и своевременно блокирована предварительными ступенями защиты (например, медленнодействующей защитой источника питания усилителя по превышению тока потребления нагрузки) .

В случае же применения обычного

дифференциального усилителя 13 на од- $ входом через первый балластный резистор с клеммой для подключения одного из входов измерительного преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в

20 него дополнительно введены первый и второй искрозащитные резисторы, подсоединенные соответственно между выходными клеммами устройства и первым и вторым входами преобразователя нап25 ряжения, а также второй балластный резистор, подключенный между вторым входом преобразователя напряжения и клеммой для подсоединения другого входа измерительного преобразователя,

30 а выходы шунтирующего элемента подключены к соответствующим выходам преобразователя напряжения.

35 упрощения, преобразователь напряжения, пороговый элемент, шунтирующий элемент выполнены соответственно в виде двух- полупериодного диодного выпрямителя, стабилитрона, тиристора.

ном операционном усилителе вероятность попадания UMCK на клеммы 11 выше, так как достаточно только одной неисправности - пробоя по питанию на вход операционного усилителя непосредственно не связанный с общей шиной питания.

Отсутствие источников электроэнергии в устройстве искрозащиты измерительного преобразователя, во-первых, снижает вероятность аварийного соединения источников электроэнергии с защищаемыми цепями во взрывоопасной зоне, во-вторых, позволяет разместить устройство на минимальном расстоянии от взрывоопасной зоны. Такое размещение обеспечивает минимазацию емкостных и индуктивных накопителей искро- опасных аварийно-возникающих напряжений. Кроме того, высокое быстродействие тиристора (1макс) делает скорость нарастания шунтирующего тока больше, чем скорость нарастания искроопасно- го тока в индуктивности подводящих проводов, а быстрота понижения напряГ, Г, ft

жения на шунтирующей перемычке в виде открывающегося тиристора сопоставима сб скоростью нарастания напряжения на емкости проводов, подходящих непосредственно к взрывоопасной зоне.

Формула изобретения 1. Устройство искрозащиты измерительного преобразователя, содержащее пороговый элемент, включенный между управляющим входом шунтирующего элемента и первым выходом преобразователя напряжения, соединенного первым

Фиг.г

f оZLJgMj

гШТП

Редактор В. Бугренкова

Составитель К. Шилан

Техред л.Олийнык Корректор А.Обручар

Ј1аказ 271

Тираж 377

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. V5

3

Подписное