本质安全（IS）与非本质安全（NIS）信号——危险区域仪器的关键概念

在石油天然气、石化和工艺行业的危险区域，电能必须被严格控制，以防止易燃气体或蒸汽点燃。这正是本质安全（IS）电路发挥关键作用的地方。

附图总结了NIS和IS信号类型的区别，以及验证本质安全环路的工程步骤。

🔹 非本质安全（NIS）

标准仪表电路，不限制电能。

这些电路无法直接安装在危险区域，除非采用防爆防护箱等额外防护措施。

典型例子：

• 标准PLC I/O信号

• 常规电源电路

• 非认证现场设备

🔹 本质安全（IS）

IS电路限制电压、电流和能量，即使在故障条件下，电路也无法引发爆炸性环境。

这种保护方法广泛应用于：

• 4–20毫安发射机

• HART仪器

• 温度发射器

• 气体探测器

• 0区/1区的现场传感器

保护通常通过安装在安全区域的IS屏障或电隔离器实现。

⚙ 本质安全计算的典型步骤

1️^ 收集设备参数

摘自设备证书和数据手册：

屏障输出：Uo、Io、Po

现场设备输入：Ui、Ii、Pi

2️¶ 验证电气兼容性

确保满足以下条件：

• Uo ≤ Ui

• 伊奥·≤二世

• Po ≤ Pi

3️^ 检查安全系数

本质安全要求源设备极限与现场设备极限之间存在安全余裕。

4️^ 电缆参数验证

电缆总电容和电感不得超过允许的限制：

• 电缆 + ≤ 公司

• Lcable + Ldevice ≤ Lo

5️^ 计算最大电缆长度

电缆每米的电容容量用于确定最大允许长度。

示例：

如果

Co = 83 nF

电缆电容 = 90 pF/m

最大电缆长度≈920米

6️# 验证环路安装

确认：

• 正确的IS屏障布线

• 正确接地

• IS与非IS电缆的分离

📏 推荐安装方法

• 保持IS电缆与非IS电缆之间的物理隔离

• 使用蓝色IS电缆或标识

• 典型的实用现场电缆布线通常≤120米到300米，具体取决于电缆电容和障碍限制

• 遵循IEC 60079-14关于危险区域布线的要求

本质安全验证是危险区域设计中的关键步骤，确保安装在爆炸环境中的仪器即使在故障条件下也能保持安全