專(zhuān)利名稱(chēng)：本質(zhì)安全繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種本質(zhì)安全繼電器，特別是廣泛用于石油、化工、醫(yī)藥制造等易燃易爆環(huán)境的本質(zhì)安全繼電器。
在易燃易爆的化工生產(chǎn)自控系統(tǒng)中，用于各種工藝物料的流量、壓力、溫度、液位等參數(shù)的超限控制或報(bào)警，廣泛地使用著各種各樣的檢測(cè)開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)絕大多數(shù)是機(jī)械微動(dòng)開(kāi)關(guān)的有觸點(diǎn)輸出。由于室內(nèi)外的開(kāi)關(guān)有電氣連接，根據(jù)不同的防爆要求，處于危險(xiǎn)場(chǎng)所的設(shè)備與主控室安全場(chǎng)所控制系統(tǒng)之間的電氣連接，必須采取相應(yīng)的防爆措施。目前，防爆措施主要有兩種一種是隔離防爆，另一種是本安防爆。由于本安防爆具有防爆等級(jí)高，投資少，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，在防爆要求高的大型化工行業(yè)，均采用本安防爆。
本安防爆，就是在危險(xiǎn)場(chǎng)所與安全場(chǎng)所的電氣連接中，接入一個(gè)用于限制能量的隔離裝置，使得送到危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量不足以點(diǎn)燃易燃爆氣體，本安繼電器就是專(zhuān)用于與上述各種開(kāi)關(guān)量配套的隔離裝置。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，對(duì)各種控制開(kāi)關(guān)可靠性，安全性的要求也越來(lái)越高，為了克服機(jī)械式微動(dòng)開(kāi)關(guān)的防水防震性能差，易產(chǎn)生接觸不良等缺點(diǎn)，國(guó)外已廣泛采用無(wú)觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)振蕩器作為檢測(cè)元件，通過(guò)改變其振蕩電容或電感來(lái)控制其通斷，目前，我國(guó)主要引進(jìn)了德國(guó)WIKA公司的無(wú)觸點(diǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)專(zhuān)用于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的控制器擔(dān)任信號(hào)轉(zhuǎn)換和本安隔離，具有耐候性強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，然而由于該系統(tǒng)本安繼電器供電為220V，并采用固定的端子接線(xiàn)安裝方式，不能在生產(chǎn)運(yùn)行中帶電更換，在連接生產(chǎn)的大型化工企業(yè)，特別是一些關(guān)鍵的系統(tǒng)，這種缺陷是不能被接受的，它將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
無(wú)觸點(diǎn)系統(tǒng)的檢測(cè)元件是一個(gè)由電子元件組成的振蕩電路，在檢測(cè)元件的故障中，電子元件性能逐漸變差，使振蕩減弱，但直到引起誤報(bào)警或誤停車(chē)之前，系統(tǒng)度顯示正常，無(wú)法預(yù)測(cè)故障。如果內(nèi)部元件擊穿，使檢測(cè)元件短路，控制器也仍然顯示正常，因而檢測(cè)元件擊穿是一種非常危險(xiǎn)的隱患故障，如果這時(shí)在工藝條件要求執(zhí)行自動(dòng)安全性聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作時(shí)，將不能執(zhí)行，發(fā)生各種安全性惡性事故，造成設(shè)備的損壞和人傷，對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械微動(dòng)開(kāi)關(guān)，最容易出現(xiàn)的故障是接觸不良，當(dāng)開(kāi)關(guān)性能逐漸變壞，接觸電阻逐漸增大時(shí)，人們也不能在運(yùn)行中預(yù)先發(fā)現(xiàn)，并至事故發(fā)生。另外，在露天運(yùn)行的化工企業(yè)，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備密封不嚴(yán)，造成進(jìn)水，使絕緣下降并漏電，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)失靈的事故，也是非常普遍。長(zhǎng)期以來(lái)，無(wú)論是機(jī)械開(kāi)關(guān)或是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)故障造成的事故是很多的，在運(yùn)行實(shí)踐中，檢測(cè)開(kāi)關(guān)故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于控制繼電器故障率，因而，對(duì)檢測(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行預(yù)測(cè)監(jiān)視是非常必要的，然而直至目前，無(wú)論是WIKA的無(wú)觸點(diǎn)控制器，還是法國(guó)GEORQIN公司的SIMT(R)系列本安繼電器，均不具備預(yù)測(cè)上述故障的功能，WIKA無(wú)觸點(diǎn)控制器僅有一個(gè)指示其內(nèi)部繼電器通斷的指示燈，而SIMT(R)系列本安繼電器則無(wú)任何指示。
本實(shí)用新型的目的就是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能檢測(cè)多種故障信號(hào)，能適應(yīng)機(jī)械微動(dòng)開(kāi)關(guān)和無(wú)觸點(diǎn)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的本質(zhì)安全繼電器。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)安全繼電器包括有電源電路和接在電源輸出端的電子開(kāi)關(guān)和繼電器J，其特征在于在其電源輸出端分別接有顯示電路和故障檢測(cè)電路，其中顯示電路包括有開(kāi)關(guān)管T1、T2和接在開(kāi)關(guān)管輸出端的發(fā)光管，故障檢測(cè)電路包括有四運(yùn)放集成電路IC1及報(bào)警電路，運(yùn)放IC1－1、IC1－2、及IC1－3接有分壓電阻R11～R14，IC1－1的正向輸入端與分壓電阻R11及R12相接， 負(fù)向端經(jīng)R16接正電源并通過(guò)R17接地，IC1－2的正向端接在本繼電器輸入端06，負(fù)向端接在分壓電阻R12及R13上，IC1－3的正向端接在分壓電阻R13及R14上，負(fù)向端接在本繼電器輸入06，IC1－4的正向端通過(guò)R15接零，并通過(guò)R24接本繼電器的10輸入端，其負(fù)向端接開(kāi)關(guān)管T3的基極。
本實(shí)用新型提供了一種新型的多功能本質(zhì)安全繼電器，該繼電器具有如下優(yōu)點(diǎn)和功能1.采用不同的接線(xiàn)方式，既能用于機(jī)械微動(dòng)開(kāi)關(guān)，也能用于WIKA或類(lèi)似的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，使兩種功能的繼電器實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。
2.安裝采用插接方式，解決了生產(chǎn)中的帶電更換問(wèn)題。
3.本實(shí)用新型最突出的特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的監(jiān)測(cè)功能，無(wú)論對(duì)機(jī)械開(kāi)關(guān)或無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的性能下降或損壞，都能進(jìn)行預(yù)測(cè)監(jiān)視。
4.具有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)或接線(xiàn)端子進(jìn)水受潮及漏電的監(jiān)測(cè)報(bào)警功能。
本實(shí)用新型的
如下圖1為本實(shí)用新型的電路圖中1電源電路、2顯示電路、3電子開(kāi)關(guān)、4繼電器、5故障檢測(cè)電路。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型及其原理作進(jìn)一步的描述如圖1所示本實(shí)用新型包括有電源電路1和接在電源輸出端的電子開(kāi)關(guān)3和繼電器J，在電源電路輸出端分別接有顯示電路2和故障檢測(cè)電路5，其中顯示電路包括開(kāi)關(guān)管T1、T2和接在開(kāi)關(guān)管輸出端的發(fā)光管；故障檢測(cè)電路包括有四運(yùn)放集成電路IC1及報(bào)警電路，運(yùn)放IC1－1、IC1－2及IC1－3接有分壓電阻R11～R14，IC1－1的正向輸入端與分壓電阻R11及R12相接，負(fù)向端徑R16接正電源并通過(guò)R17接地，IC1－2的正向端接在本繼電器輸入端06，負(fù)向端接在分壓電阻R12及R13上，IC1－3的正向端接在分壓電阻R13及R14上，負(fù)向端接在本繼電器輸入端06，IC1－4的正向端通過(guò)R15接零，并通過(guò)R24接本繼電器的10輸入端，其負(fù)向端接開(kāi)關(guān)管T3的基極；報(bào)警電路是分別接在IC1－1、IC1－2、IC1－3、 IC1－4的輸出端的發(fā)光二極管；報(bào)警電路包括有二極管邏輯電路和發(fā)光二極管，其中二極管邏輯電路是由分別接在IC1－2、IC1－3、IC1－4的輸出端的二極管D6、D7、D8以及隔離二極管D9構(gòu)成，其中D6、D8反接，D7正接，接在開(kāi)關(guān)管T1、T2上的發(fā)光管是雙發(fā)光二極管LED1，接在四運(yùn)放IC1各運(yùn)放電路輸出端的發(fā)光二極管是雙色發(fā)光二極管LED2。
本實(shí)用新型采用220V供電，經(jīng)變壓器B降壓，D1至D4整流得到24V電壓，由電阻R1和穩(wěn)壓管D1，給輸入回路提供一個(gè)9伏電源。用于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，接06、03端子，并將01、05短接，當(dāng)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)正常振蕩時(shí)，三極管T1導(dǎo)通，變色發(fā)光二極管LED1的綠色被點(diǎn)亮，表示該系統(tǒng)輸入為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，同時(shí)，T3也導(dǎo)通，繼電器J帶電，使繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)4.5，14.15接通，如果用于普通機(jī)械開(kāi)關(guān)，則端子改接10.03，并將01、05短接拆除，此時(shí)，變色發(fā)光二極管LED1的紅色發(fā)光，表示輸入為機(jī)械開(kāi)關(guān)，同使用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)一樣，T3導(dǎo)通，繼電器J帶電。電容C2是為了避免由于振動(dòng)使開(kāi)關(guān)腳間斷開(kāi)而設(shè)置的，R10的作用是減小三極管T3導(dǎo)通瞬時(shí)的沖擊電流，延長(zhǎng)管子壽命。
本實(shí)用新型的各種監(jiān)測(cè)功能，是利用各種故障在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)上的電壓變化，通過(guò)比較檢驗(yàn)出而實(shí)現(xiàn)的。由于考慮可靠性和安全性的原因，監(jiān)測(cè)部分由R9和ED2組成另一組供電，這樣，既可降低輸入端子的短路電流，又可避免由于監(jiān)測(cè)部分故障導(dǎo)致主電路故障而誤動(dòng)作。四運(yùn)放集成電路的IC1－2、IC1－3運(yùn)算放大器用于監(jiān)測(cè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀況。由電阻R11－R14給運(yùn)放A、B、C提供各自的基準(zhǔn)電壓Va、Vb、Vc，當(dāng)用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，機(jī)械開(kāi)關(guān)輸入端子10為高電壓，運(yùn)放D輸出高電平，D8截止，在無(wú)觸電開(kāi)關(guān)振蕩正常時(shí)，其輸入端子06的電壓在基準(zhǔn)電壓Vb和Vc之間，因此，運(yùn)放B和C均輸出低電平，二極管D6導(dǎo)通，D7截止，變色發(fā)光二極管LED2紅色熄滅。如果無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的內(nèi)部元件產(chǎn)生擊穿性損壞時(shí)，06端子電壓將遠(yuǎn)低于正常值，因而運(yùn)放C輸出高電平，D7導(dǎo)通，將LED2紅色點(diǎn)亮，發(fā)出故障報(bào)警，如果無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)性能下降，使振蕩逐漸減弱，將會(huì)使06端子電壓升高，當(dāng)高于Vb時(shí)則認(rèn)為檢測(cè)開(kāi)關(guān)故障，運(yùn)放B輸出高電平，C輸出低電平，D6、D7均截止，LED2紅色也被點(diǎn)亮，發(fā)出故障報(bào)警，輸入為機(jī)械開(kāi)關(guān)時(shí)，由運(yùn)放D監(jiān)視其運(yùn)行情況，此時(shí)，開(kāi)關(guān)接端子10和03、06端子空著，處于高電平，因而運(yùn)放B輸出高電平，C輸時(shí)低電平，D6、D7均截止，LED2紅色由運(yùn)放D控制。當(dāng)機(jī)械開(kāi)關(guān)運(yùn)行良好時(shí)，端子10點(diǎn)電壓均約0.7V左右，運(yùn)放D正向輸入端電壓為0.7R15／(R15＋R24)，小于0.7V，運(yùn)放D輸輸出高電平，D8導(dǎo)通，LED2紅色熄滅。如果開(kāi)關(guān)接觸電阻增大，10點(diǎn)電壓將高于T3基極電壓，當(dāng)10端電壓升高到高于T3基極電壓時(shí)，LED2紅色點(diǎn)亮，發(fā)出報(bào)警。運(yùn)放A用于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的絕緣情況，正常時(shí)，運(yùn)放A輸出低電平，LED2綠色滅，無(wú)論用于無(wú)觸點(diǎn)或機(jī)械開(kāi)關(guān)，也不論開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，只要輸入線(xiàn)路對(duì)接地電阻降低到某一設(shè)定值，電平變?yōu)楦唠娖?，使LED2的發(fā)綠光，變發(fā)光二極管顯示綠色或紅色加綠色，以此來(lái)檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括接線(xiàn)端子密封是否良好。
上述各種故障，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出報(bào)警指示時(shí)，均未達(dá)到使開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的程度，有足夠的時(shí)間進(jìn)行處理，這樣，就大大地減少了由于控制系統(tǒng)自身故障造成的事故，而且，對(duì)那些動(dòng)作失靈，失去安全保護(hù)功能的故障，也能夠得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理，以避免發(fā)生重大安全和設(shè)備事故。
本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)功能，幾乎對(duì)外設(shè)備的所有不正?，F(xiàn)象都實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的監(jiān)視，從而能夠及時(shí)判斷處理故障于未然，有效地避免了因系統(tǒng)自身原因造成的生產(chǎn)及設(shè)備事故。
權(quán)利要求1.一種本質(zhì)安全繼電器，包括有電源電路和接在電源輸出端的電子開(kāi)關(guān)和繼電器J，其特征在于在電源輸出端分別接有顯示電路和故障檢測(cè)電路，其中顯示電路包括有關(guān)關(guān)管T1、T2和接在開(kāi)關(guān)管輸出端的發(fā)光管，故障檢測(cè)電路包括有四運(yùn)放集成電路IC1及報(bào)警電路，運(yùn)放IC1-1、IC1-2、及IC1-3接有分壓電阻R11～R14，IC1-1的正向輸入端與分壓電阻R11及R12相接，負(fù)向端經(jīng)R16接正電源并通過(guò)R17接地，IC1-2的正向端接在本繼電器輸入端06，負(fù)向端接在分壓電阻R12及R13上，IC1-3的正向端接在分壓電阻R13及R14上，負(fù)向端接在本繼電器輸入端06，IC1-4的正向端通過(guò)R15接零，并通過(guò)R24接本繼電器的10輸入端，其負(fù)向端接開(kāi)關(guān)管T3的基極。
2.如權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全繼電器，其特征在于報(bào)警電路是分別接在IC1－1、IC1－2、IC1－3、IC1－4的輸 出端的發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全繼電器，其特征在于報(bào)警電路包括有二極管邏輯電路和發(fā)光二極管，其中二極管邏輯電路是由分別接在IC1－2、IC1－3、IC1－4的輸出端的 二極管D6、D7、D8以及隔離二極管D9構(gòu)成，其中D6、D8反接，D7正接。
4.如權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全繼電器，其特征在于接在開(kāi)關(guān)管T1，T2上的發(fā)光二極管是雙色發(fā)光二極管LED1。
5.如權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全繼電器，其特征在于接在四運(yùn)放IC1各運(yùn)放電路輸出端的發(fā)光二極管是雙色發(fā)光二管LED2。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種廣泛用于石油、化工、醫(yī)藥制造等易燃易爆環(huán)境的本質(zhì)安全繼電器，它包括有電源電路和接在電源輸出端的電子開(kāi)關(guān)和繼電器J，其主要特征是在電源輸出端分別接有顯示電路和故障檢測(cè)電路，本實(shí)用新型通過(guò)故障檢測(cè)電路和顯示電路能檢測(cè)、顯示多種故障信號(hào)，具有使用安全可靠等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK2170531SQ93238980
公開(kāi)日1994年6月29日 申請(qǐng)日期1993年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月7日
發(fā)明者戴右銘 申請(qǐng)人:戴右銘