截止型本质安全电路 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

于月森，伍小杰 著

图书标签:

• 本质安全
• 安全电路
• 电气安全
• 工业安全
• 风险评估
• 防爆
• 自动化控制
• 仪表
• 电路设计
• 安全仪表系统

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030516695

版次：01

商品编码：12240386

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：168

字数：211000

正文语种：中文

内容简介

《截止型本质安全电路》系统地论述了本质安全电路的原理、特性及应用，内容主要包括本质安全基础理论及发展概况、本质安全放电理论与本质安全防爆体系、自然放电模式下本质安全电路的放电特性研究、截止放电模式下本质安全电路的放电特性研究、提高本质安全电源容量的方法等。

目录

前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 防爆技术 2
1.2.1 爆炸三要素 2
1.2.2 防爆技术的分类 2
1.2.3 防爆型式 3
1.3 防爆系统 5
1.3.1 防爆系统的影响因素 5
1.3.2 煤矿井下防爆系统的设计考虑 7
1.3.3 本质安全防爆系统 7
1.3.4 本质安全防爆系统安全性评定 11
1.4 本质安全电源 12
1.4.1 本质安全电源分类 12
1.4.2 输出本质安全电源的组成 14
1.5 本质安全理论及国内外研究现状 15
1.5.1 本质安全理论的基本概念 15
1.5.2 本质安全电路的研究现状 16
1.5.3 本质安全电源的研究现状 20
1.5.4 本质安全电路研究对象的沿革 24
1.6 本书的主要内容简介 26
参考文献 27
第2章 本质安全放电理论与本质安全防爆体系 31
2.1 爆炸性气体的放电引燃 31
2.1.1 放电引燃理论 31
2.1.2 最小引燃能量 32
2.1.3 本质安全电路的气体放电类型 33
2.2 不同性质本质安全电路的自然放电规律 35
2.2.1 纯电阻电路 35
2.2.2 纯电感电路 37
2.2.3 纯电容电路 38
2.2.4 复合电路 39
2.3 本质安全电路的安全评价 40
2.3.1 本质安全电路的非爆炸性评价 40
2.3.2 本质安全电路的爆炸性试验方法 41
2.4 本质安全防爆系统的结构体系与本质安全电源分类 48
2.4.1 本质安全防爆系统的构成及特点 48
2.4.2 本质安全电源的类型及结构特点 51
2.5 本质安全电源的限流方式及保护模式 56
2.5.1 本质安全电源的限流方式 56
2.5.2 本质安全电源的保护模式 58
2.6 本章小结 59
参考文献 60
第3章 自然放电模式下本质安全电路的放电特性研究 62
3.1 CL复合电路短路放电模型 62
3.1.1 振荡状态下的放电模型 64
3.1.2 振荡状态下的关键参数仿真分析 65
3.1.3 非振荡状态下的放电模型 67
3.1.4 非振荡状态下的关键参数仿真分析 68
3.2 CL复合电路开路放电模型 71
3.2.1 开路放电模型 71
3.2.2 关键参数仿真分析 72
3.3 LC复合电路短路放电模型 75
3.3.1 短路放电模型 75
3.3.2 关键参数仿真分析 77
3.4 LC复合电路开路放电模型 80
3.4.1 开路放电模型 80
3.4.2 关键参数仿真分析 81
3.5 EC电路的容性等效模型 83
3.5.1 EC电路放电模型 84
3.5.2 关键参数仿真分析 84
3.6 本章小结 87
第4章 截止放电模式下本质安全电路的放电特性研究 89
4.1 本质安全电源保护电路 89
4.1.1 截止型输出短路保护电路组成及原理 90
4.1.2 截止型输出短路保护电路设计 93
4.2 截止型电容电路短路火花放电模型及特性分析 96
4.2.1 火花放电模型 96
4.2.2 本质安全特性分析 98
4.2.3 试验验证 100
4.3 截止型CL复合电路短路火花放电模型及特性分析 102
4.3.1 火花放电模型 102
4.3.2 本质安全特性分析 105
4.3.3 试验验证 107
4.4 CL复合电路开路时电感的影响 109
4.5 截止型EC电路短路火花放电模型及其特性分析 111
4.5.1 放电特性分析 111
4.5.2 火花放电模型 112
4.5.3 关键参数仿真分析 115
4.5.4 试验验证 121
4.6 截止型保护电路直接截取特性 123
4.7 本章小结 124
参考文献 125
第5章 提高本质安全电源容量的方法 126
5.1 改善电源外特性 126
5.2 降低等效电感值 128
5.2.1 电感两端并联电阻 128
5.2.2 电感两端并联二极管 131
5.3 降低等效电容值 134
5.3.1 电容串联电阻 134
5.3.2 频率对提高电源容量的影响 136
5.3.3 交错并联磁集成技术对提高电源容量的影响 136
5.3.4 虚拟软开关对提高电源容量的影响 137
5.4 软火花电路 138
5.4.1 软火花电路模型 139
5.4.2 软火花电路的参数仿真分析 142
5.4.3 软火花电路的优化分析 147
5.4.4 软火花电路试验验证 148
5.5 缩短火花放电时间 152
5.6 本章小结 154
参考文献 155
第6章 总结与展望 156
6.1 总结 156
6.2 展望 157
6.2.1 对本质安全电路的展望 158
6.2.2 对本质安全电源的展望 159

《工业自动化系统故障排除指南》 一、 引言：驾驭复杂，保障生产 在日新月异的工业自动化领域，设备的高效稳定运行是企业生命线的基石。然而，再精密的设计也难免遭遇突发状况。从传感器信号的异常波动，到执行器的无响应，再到控制系统的信息中断，各种各样的故障都可能悄无声息地出现，并迅速演变成影响生产效率、甚至引发安全风险的连锁反应。识别、诊断和修复这些故障，是每一位自动化工程师和技术人员必须掌握的核心技能。《工业自动化系统故障排除指南》便是为应对这一挑战而诞生的。 本书并非聚焦于某一特定理论的深入探讨，也不是冗长的技术规格罗列。它是一本面向实际、实操性极强的操作手册，旨在为工业自动化从业者提供一套系统、清晰、可行的故障排除框架和方法论。无论您是初涉自动化行业的菜鸟，还是经验丰富的老兵，都将从中找到应对各种复杂工况的宝贵经验和实用技巧。我们的目标是帮助您快速定位问题根源，缩短停机时间，最大限度地保障生产线的平稳运行，并最终提升整体的运营效率和安全性。 二、 核心理念：科学诊断，层层剥离 本书的核心理念在于“科学诊断，层层剥离”。这意味着我们将跳出“头痛医头、脚痛医脚”的直觉式处理方式，转而采用系统性的思维来分析问题。故障的发生往往不是孤立的，而是复杂系统相互作用的结果。因此，有效的故障排除需要遵循一定的逻辑顺序，逐步排除可能性，将问题范围缩小，直至找到根本原因。 我们强调以下几个关键原则： 信息收集与分析： 故障发生时的现场信息，如报警指示灯、操作人员的描述、系统日志记录等，都是至关重要的线索。本书将指导您如何系统地收集这些信息，并从中提取有价值的诊断依据。 系统化思维： 将自动化系统视为一个整体，理解各个子系统（传感器、控制器、执行器、通信网络、人机界面等）之间的逻辑关系和物理连接。当一个部分出现问题时，需要考虑其对其他部分的影响。 排除法原则： 逐一排除已知正常的部分，将关注点聚焦于未知的、可疑的部分。这种方法能够高效地缩小故障范围，避免无效的检查。 隔离与测试： 在必要时，将可疑的组件或模块隔离出来进行单独测试，以验证其功能是否正常，或是排除其故障嫌疑。 根源分析（Root Cause Analysis, RCA）： 最终的目标是找到导致故障的根本原因，而不仅仅是解决表面现象。通过深入挖掘，才能防止同类故障的再次发生。 三、 覆盖范围：从基础到进阶，全面应对 本书的覆盖范围广泛，旨在满足不同层次和不同应用场景下自动化系统的故障排除需求。我们将深入探讨以下几个主要方面： 3.1. 传感器类故障排除 传感器是自动化系统的“眼睛”和“触角”，它们负责将物理世界的信号转化为电信号，供控制器处理。传感器的故障直接影响数据的准确性和系统的判断。 常见传感器故障类型： 信号漂移与不稳定： 输出信号随时间或环境变化而缓慢偏离正常值，或者出现随机波动。 信号丢失或无输出： 传感器完全不工作，无任何信号输出。 信号错误或失真： 输出信号超出正常范围，或与实际物理量严重不符。 响应迟钝或延迟： 传感器对被检测对象的改变反应缓慢。 物理损坏： 传感器探头、连接线或外壳破裂、腐蚀等。 诊断与排除方法： 目视检查： 检查传感器外观是否有物理损坏、松动、腐蚀等。 连接性检查： 检查传感器与控制器之间的接线是否牢固、有无断路、短路。 信号测量： 使用万用表、示波器等工具测量传感器输出信号的电压、电流或频率，并与规格书中的标准值进行比对。 环境因素排查： 考虑温度、湿度、振动、电磁干扰等环境因素对传感器性能的影响。 替换法： 如果条件允许，用已知良好的同型号传感器替换，以快速判断是否为传感器本身故障。 校准与验证： 对传感器进行重新校准，并使用标准参照物验证其测量精度。 3.2. 执行器类故障排除 执行器是自动化系统的“手”和“脚”，它们将控制器的指令转化为实际的物理动作，如电机启停、阀门开闭、气缸伸缩等。执行器的故障直接导致系统无法完成预期的操作。 常见执行器故障类型： 无动作： 执行器接收到指令后没有响应。 动作缓慢或不完整： 执行器动作迟缓，或者无法达到预期的位置或行程。 动作过载或过快： 执行器动作幅度过大，或速度异常。 卡滞或异响： 执行器在动作过程中出现阻力、卡顿或异常噪音。 回馈信号异常： 如果执行器带有位置反馈，反馈信号可能不准确或丢失。 过热或烧毁： 执行器因过载、过压或其他原因导致内部损坏。 诊断与排除方法： 目视与听诊： 检查执行器外观、连接以及是否有异常声音。 供电与信号检查： 确认执行器接收到正确的供电电压和控制信号。 手动操作测试： 在安全允许的情况下，尝试手动操作执行器，判断其机械部件是否受损。 负载测试： 在实际工况下，观察执行器在负载下的表现。 励磁与线圈检查（如电机）： 检查电机绕组的电阻、绝缘性，判断有无短路或断路。 气路与液压检查（如气缸、液压缸）： 检查气源、油源压力是否正常，管路有无泄漏。 驱动器/控制器检查： 检查与执行器相连的驱动器或控制器是否存在故障。 3.3. 控制器与逻辑故障排除 控制器（如PLC、DCS）是自动化系统的“大脑”，负责接收传感器信号，执行预设逻辑，并发出指令给执行器。控制器的逻辑错误或硬件故障是导致系统行为异常的常见原因。 常见控制器与逻辑故障类型： 程序死机或重启： 控制器突然停止运行，或频繁重启。 逻辑错误： 程序执行的逻辑与预期不符，导致错误动作。 I/O点错误： 输入信号未被正确读取，或输出指令未被正确执行。 通信中断： 与其他设备（如HMI、变频器）的通信出现故障。 内存或数据丢失： 程序或参数丢失。 硬件故障： CPU、内存、电源模块、I/O模块损坏。 诊断与排除方法： 观察控制器指示灯： 仔细观察CPU、通信、电源、I/O模块的指示灯状态，判断故障类型。 连接与供电检查： 检查控制器的主电源、辅助电源是否稳定，接地是否良好。 下载与上传程序： 尝试重新下载或备份控制器程序，判断程序是否损坏。 在线监视与调试： 使用编程软件在线监视PLC的运行状态、I/O状态、变量值，查找逻辑错误。 检查外部接线： 检查所有连接到控制器I/O点的外部线路，确保无短路、断路。 模块替换： 在条件允许的情况下，逐个替换I/O模块，判断是模块故障还是外部线路问题。 恢复出厂设置或备份： 对于严重的软件或数据问题，可尝试恢复到出厂设置或加载备份。 3.4. 通信网络类故障排除 在现代工业自动化中，设备之间的通信至关重要。各种通信协议（如Modbus, Profibus, Ethernet/IP等）的稳定运行是保证系统协同工作的关键。 常见通信网络故障类型： 通信中断： 设备之间完全无法通信。 通信延迟或丢包： 数据传输缓慢，或部分数据丢失。 通信错误： 数据传输过程中出现校验错误或格式错误。 地址冲突： 网络中存在相同的设备地址。 物理线路问题： 网线损坏、接口松动、终端电阻不匹配等。 通信协议配置错误： 波特率、奇偶校验、IP地址等配置不正确。 诊断与排除方法： 目视检查： 检查通信电缆、接头、终端是否有明显损坏。 网络拓扑检查： 确认网络布线是否符合设计要求，有无物理断点。 指示灯观察： 检查通信端口的指示灯状态（如Link, Activity）。 网络工具使用： 使用网络抓包工具（如Wireshark）分析通信数据包，查找错误信息。 Ping测试： 测试网络中设备之间的连通性。 协议分析仪： 对于某些专用总线，使用相应的协议分析仪进行诊断。 检查通信参数： 仔细核对所有连接设备的通信参数设置，确保一致性。 排除法： 逐个断开网络中的设备，判断故障是由哪个设备或哪段线路引起。 3.5. 电源与配电类故障排除 稳定可靠的电源是所有自动化设备正常运行的基础。电源类故障往往会导致大范围的设备失效。 常见电源与配电故障类型： 断电： 整套系统或部分设备无电。 电压不稳定或波动： 输出电压过高、过低，或频繁波动。 电源模块损坏： 电源模块过载、短路导致损坏。 接地不良或接地线断开： 引起电磁干扰或安全隐患。 熔断器烧断或断路器跳闸： 通常是过载或短路引起的。 UPS故障： 备用电源无法切换或供电异常。 诊断与排除方法： 检查总电源： 确认市电输入是否正常。 电压测量： 使用万用表测量关键点的电压，如电源输入端、输出端。 检查断路器与熔断器： 检查配电箱中的断路器是否跳闸，熔断器是否烧断，并查找跳闸或烧断的原因。 检查接地： 确认所有设备是否正确接地，接地线是否完好。 电源模块检查： 检查电源模块的指示灯，必要时进行替换。 UPS功能测试： 检查UPS电池状态、充放电功能。 3.6. 人机界面（HMI）与监控系统故障排除 HMI和监控系统是操作员与自动化系统交互的界面，其故障会影响操作员对系统的监控和控制。 常见HMI与监控故障类型： 屏幕显示异常： 触摸屏不灵敏、显示乱码、画面冻结。 按键或触摸区域无响应： 部分功能按键或触摸区域无法操作。 通信中断： HMI与PLC通信失败。 数据更新延迟或不准确： 显示的数据与实际设备状态不符。 报警显示异常： 报警信息未及时显示或显示错误。 软件死机或崩溃： HMI运行程序出现问题。 诊断与排除方法： 重启HMI： 尝试重启HMI设备。 检查通信连接： 确保HMI与PLC之间的通信电缆连接牢固，通信参数设置正确。 HMI软件诊断： 检查HMI编程软件中是否存在相关的错误或警告。 触摸屏校准： 对触摸屏进行重新校准。 查看HMI日志： HMI通常会有运行日志，可以从中查找错误信息。 替换测试： 如果条件允许，尝试用另一台HMI设备进行替换测试。 四、 故障排除流程：标准作业程序 本书不仅提供故障类型的分析，更重要的是构建了一套标准的故障排除流程，帮助您系统性地解决问题。 1. 问题识别与初步判断： 详细了解故障现象，收集操作人员的描述。 查阅相关的报警信息、操作记录。 初步判断故障可能涉及的系统范围（传感器、执行器、控制器、通信等）。 2. 信息收集与记录： 记录故障发生的时间、具体位置、涉及设备。 收集所有相关的报警信息、错误代码。 记录现场环境条件。 3. 制定诊断计划： 基于初步判断，制定下一步的检查步骤和测试方案。 明确需要使用的工具和设备。 4. 执行诊断与测试： 按照计划，系统地检查和测试相关部件。 安全第一： 在任何操作前，务必确认安全措施已到位，避免人身伤害或设备二次损坏。 逐步排查： 从最可能的原因开始，逐一排除。 使用工具： 合理使用万用表、示波器、诊断软件等工具。 5. 定位故障根源： 通过测试结果，缩小故障范围，最终找到导致问题的根本原因。 6. 实施修复方案： 根据故障根源，采取相应的维修或更换措施。 备件管理： 确保有充足的常用备件。 7. 验证与恢复： 修复完成后，进行充分的测试，确保系统恢复正常。 在加载生产前，进行小范围的试运行。 8. 记录与总结： 详细记录故障发生、诊断、修复的全过程。 总结经验教训，分析是否可以通过改进设计或操作来预防同类故障。 更新维护手册或故障排除数据库。 五、 工具与技巧：高效诊断的利器 本书将介绍各种实用的工具和技巧，助您事半功倍。 基础测量工具： 万用表、钳形电流表、绝缘电阻测试仪。 高级测量设备： 示波器、逻辑分析仪。 专用诊断工具： PLC编程软件、HMI组态软件、网络分析仪、工业内窥镜。 文档与图纸： 系统图纸、接线图、设备手册、操作规程。 故障排除技巧： 观察力、逻辑推理、系统性思维、排除法、换位思考。 六、 安全注意事项：重中之重 在进行任何故障排除工作时，安全是第一位的。本书将贯穿始终地强调安全操作规程。 断电操作： 在进行电气维修前，务必断开相关设备的电源，并采取挂牌上锁措施。 接地保护： 确保所有设备良好接地，防止静电和触电。 高压区域： 避免接触高压带电设备，如变压器、接触器等。 化学品安全： 使用清洁剂或润滑剂时，注意其化学成分及安全说明。 机械防护： 注意旋转部件、运动部件的危险，防止夹伤、卷入。 个人防护装备： 根据作业环境，佩戴合适的安全帽、防护眼镜、绝缘手套等。 了解系统： 在进行任何操作前，充分了解被操作系统的功能和潜在危险。 授权操作： 确保您具备操作和维修相关设备的授权。 七、 结论：持续学习，精益求精 工业自动化技术日新月异，新的设备、新的技术不断涌现。故障排除技能的提升并非一蹴而就，而是需要持续学习、实践和总结。《工业自动化系统故障排除指南》提供的是一个扎实的基础和一套系统的方法论。我们鼓励您在掌握本书内容的基础上，不断积累实践经验，关注行业前沿技术，并将所学应用于实际工作中，最终成为一名优秀的自动化故障排除专家，为保障工业生产的安全与高效贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

听到《截止型本质安全电路》这个书名，我首先想到的是在一些特殊行业，比如高危气体环境、爆炸性粉尘区域，或者是在可能产生静电的场所，对电气设备的安全性有着极端严格的要求。这本书的名字听起来就像是在解决这类“特殊情况”下的电路安全问题，而且“截止型”这个词，可能意味着一种主动的、能够直接限制能量输出的电路设计理念。我希望这本书能够深入探讨各种“截止型”本质安全电路的设计哲学，不仅仅是给出一些电路图，更重要的是解释其背后的设计逻辑和安全冗余机制。书中是否会详细讲解各种安全认证的标准，例如针对不同国家和地区的安全法规，以及如何在设计中满足这些标准的要求？对于电子工程师来说，理解这些标准并将其转化为实际的设计，是一项挑战。《截止型本质安全电路》如果能提供详细的分析和指导，无疑会非常有价值，能够帮助我们避免设计上的误区，并确保产品的合规性和安全性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我立刻联想到那些在严谨的技术规范和理论基础之间小心翼翼寻求平衡的工程师们。我之前接触过一些关于本质安全方面的书籍，但它们往往偏重于理论推导，或者聚焦于某个特定的行业应用，比如石油化工或者煤矿安全。而《截止型本质安全电路》这个名字，听起来更像是在探讨一种更普适、更基础的解决方案，一种能够“截止”风险，从而保证设备在潜在危险环境中安全运行的根本途径。我很好奇，它是否会深入讲解“截止型”这一概念的物理原理，比如如何通过特定的电路设计和元器件选择，来限制能量的释放，使其低于易燃易爆环境的点燃能量？书中是否会提供大量的实际电路图例，并对这些图例进行详细的剖析，解释其设计的精妙之处？对于那些需要设计或者验证本质安全设备的人来说，这无疑是至关重要的。我期待它能填补我在实际操作层面的一些知识空白，让我能够更自信地应对复杂的安全设计挑战，并理解其中更深层次的理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

《截止型本质安全电路》这个名字，乍一听，就给我一种严谨、专业且专注于核心技术的感觉。我之前接触过不少关于工业安全设计的书籍，但很多时候，它们都像是“大杂烩”，涵盖了从消防到应急响应的方方面面。而这本书名，则明确地将焦点锁定在了“电路”这一核心环节，特别是“截止型”和“本质安全”这两个关键词，让我觉得它是在深入挖掘电路安全的最根本解决方案。我非常期待书中能够详细阐述“截止型”本质安全电路的原理，它可能涉及到了能量限制、隔离技术、甚至是特殊的元器件选择。我希望它能提供一些非常具体的电路设计指南，比如如何根据不同的危险区域等级，来设计满足要求的本质安全电路，以及如何进行元器件的选型和参数的计算。书中是否会包含一些实际的案例研究，例如某个设备在特定危险环境下的本质安全电路设计过程，包括遇到的挑战和解决方案？这对于我理解理论在实践中的应用，非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

《截止型本质安全电路》这个书名，给我一种非常具体、非常“落地”的感觉。很多安全相关的书籍，要么是泛泛而谈的原则，要么是晦涩难懂的理论。但我感觉这本书可能更倾向于实际应用，而且“截止型”这个词，似乎暗示着一种直接、有效的限制能量传递的方式。我希望这本书能够提供非常具体的电路设计方法和技术细节，比如针对不同类型的设备和环境，如何选择合适的本质安全器件，以及如何进行电路的参数计算，以确保其能量输出低于点燃危险性环境所需的阈值。它是否会涉及到一些实际的故障分析，例如当某个元器件失效时，整个电路是否仍然能够保持安全状态？我非常期待书中能有丰富的图表和实例，能够让我直观地理解各种电路拓扑结构的设计思路和优势，以及在实际应用中可能遇到的问题和解决方案。毕竟，理论知识固然重要，但真正能指导我解决实际问题的，还是那些具体而可行的工程实践。

评分☆☆☆☆☆

读到《截止型本质安全电路》这个书名，我的脑海里立刻浮现出各种工业场景，尤其是那些对安全要求极其苛刻的领域，比如制药、食品加工，甚至是一些精密电子设备的生产线。在这些环境中，任何一点小小的电火花都可能引发灾难性的后果，因此，确保电路在任何情况下都不会成为危险源至关重要。我很好奇这本书是否会详细介绍“截止型”本质安全电路的构成原理，是否会深入分析各种限能元器件（如电阻、二极管、齐纳管等）在电路中的作用，以及它们如何协同工作以达到安全的目的。我想象中，书中应该包含大量的实际工程案例，从简单的传感器接口到复杂的控制系统，都应该有相应的电路设计和讲解，能够帮助读者理解如何在不同的应用场景中设计和实现本质安全电路。此外，对于标准的解读和应用，也是我非常感兴趣的部分。是否会深入分析IECEx、ATEX等国际标准，并给出如何在实际设计中遵循这些标准的指导？