一种防爆起重机用本安电路及防爆起重机的制作方法

本实用新型属于本安控制技术领域，具体涉及一种防爆起重机用本安电路及防爆起重机。

背景技术：

为提高工业的自动化程度，降低劳动作业强度，在易燃易爆等场所使用的起重设备越来越多，国家对这类场所的防爆具有严格的要求。防爆起重机就是应用在这类场所中的一种常用设备。

防爆起重机除了具备一般起重机所必需的安全性能外，还必须具有防爆性能。起重机在工作的过程中会在机电等部件中产生火花或通过表面摩擦导致高温等引燃源，如电气控制柜、总电源开关、电磁制动器线圈或液压驱动电机等，因此，在防爆起重机在防爆设计时必须能够可靠防止危险火花和危险高温引燃易燃易爆物质。在电气火花方面常采用的防爆措施是采用隔爆型、增安型、本安型等实现防爆。

在防爆起重机的强电设备及电路中，一般采用隔爆型电气设备和电缆配线，就是将所有可能产生引燃环境气体的元器件放置在专用的隔爆腔内（防爆箱），运行时所产生的各种火花将被封闭在隔爆腔内，箱体门沿又有规定的最小灭弧尺寸。这样，即便是箱内发生大的短路故障电流火花，它也不会窜出箱外而引燃环境，从而达到防爆的目的。防爆起重机因吨位不大一般为地面操作，一般为通过操作手柄实现的控制线手柄操作，而操作手柄、各种功能的限位开关等器件一般都比较粗大、笨重，如果放在防爆箱内，操作就非常的不方便，因而都设置于防爆箱的外面，基于防爆考虑，这些设备都必须采用防爆型的，相对成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种防爆起重机用本安电路，以解决现有起重机为实现防爆而将操作手柄及各种防爆限位开关都采用防爆型所引起的成本高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种防爆起重机用本安电路，包括用于设置在防爆箱内的控制单元，其特征在于，所述控制单元上连接有至少一个控制回路，所述控制回路上串接有限流稳压单元和设置在所述防爆箱外的操作手柄或限位开关，所述限流稳压单元通过电缆与所述操作手柄或限位开关电连接，且该限流稳压单元也用于设置在所述防爆箱内。

在本实用新型另一个实施例中，所述控制单元为PLC或固态继电器。

在本实用新型另一个实施例中，所述限流稳压单元为齐纳式安全栅，所述齐纳式安全栅主要由至少一个齐纳二极管、限流电阻和熔断器组成，所述限流电阻和熔断器顺次串接于该齐纳式安全栅本安端与非本安端之间的电路中，所述齐纳二极管连接于所述限流电阻和熔断器的连接点与地之间，且该齐纳二极管的正极连接于限流电阻和熔断器的连接点处，其负极接地。

在本实用新型另一个实施例中，所述齐纳式安全栅为为再次使用型齐纳式安全栅。

另外，本申请还提供了一种防爆起重机，包括防爆箱、操作手柄和/或限位开关,以及控制所述操作手柄和/或限位开关的本安电路，所述本安电路包括设置在防爆箱内的控制单元，其特征在于，所述控制单元上连接有至少一个控制回路，所述控制回路上串接有限流稳压单元和设置在所述防爆箱外的操作手柄或限位开关，所述限流稳压单元通过电缆与所述操作手柄或限位开关电连接，且该限流稳压单元也用于设置在所述防爆箱内。

在本实用新型另一个实施例中，所述控制单元为PLC或固态继电器。

在本实用新型另一个实施例中，所述限流稳压单元为齐纳式安全栅，所述齐纳式安全栅主要由至少一个齐纳二极管、限流电阻和熔断器组成，所述限流电阻和熔断器顺次串接于该齐纳式安全栅本安端与非本安端之间的电路中，所述齐纳二极管连接于所述限流电阻和熔断器的连接点与地之间，且该齐纳二极管的正极连接于限流电阻和熔断器的连接点处，其负极接地。

在本实用新型另一个实施例中，所述齐纳式安全栅为为再次使用型齐纳式安全栅。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的防爆起重机用本安电路利用限流稳压单元使控制单元与操作手柄或限位开关控制连接，通过限流稳压单元的限流作用降低作用在操作手柄或限位开关上的短路电流，达到防爆的目的，从而降低了对操作手柄及各种防爆限位开关的防爆要求，采用非防爆式设备即可满足使用要求，降低了采购成本。该电路安全、可靠，这种控制方式可与多种电路方便对接。

限流稳压单元采用齐纳式安全栅，通过齐纳式安全栅中的齐纳二极管D、限流电阻R和熔断器F对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量。

另外，该本安电路的控制单元采用了PLC，解决了各种通讯方式在防爆起重机上的应用，扩展了防爆起重机的各种性能需求。

附图说明

图1是本申请防爆起重机用本安电路实施例的原理框图；

图2是本申请齐纳式安全栅的基本结构图；

图3是本申请防爆起重机用本安电路另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种防爆起重机用本安电路的实施例，本安电路是一种即使线路发生短路或电火花，也不足以点燃周围的易燃易爆气体的本质安全电路，简称本安电路。本实用新型的本安电路是将各种操作/控制开关通过限定安全电流的方式，将其放于易爆气体环境中而安全运行的一种电路。由图可知，该电路包括用于设置在防爆箱内的控制单元，控制单元上连接有至少一个控制回路,该图中示出了两个控制回路的结构，第一个控制回路上串接有第一限流稳压单元和设置在防爆箱外的操作手柄，第二个控制回路上串接有第二限流稳压单元和设置在防爆箱外并安装于设定位置处起限位作用的限位开关，这里的限位开关可以是不同位置处设置的多个，每个限位开关都与对应的限流稳压单元串接在由控制单元控制的控制回路中，各限流稳压单元均通过电缆与操作手柄或限位开关电连接，且该限流稳压单元也用于设置在防爆箱内。

本实施例的控制单元为可编程逻辑控制器PLC或固态继电器。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的进行数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算数运算等操作的指令，并能通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，也可以替代继电器作为控制开关使用。

固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，固态继电器是一种四端有源器件,其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端.它既有放大驱动作用,又有隔离作用；固态继电器的输入端能用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载的目的，输入功率小，灵敏度高，控制功率小，适合驱动大功率开关式执行机构,较之电磁继电器可靠性更高,且无触点、寿命长、速度快,对外界的干扰也小，并且在防爆方面的性能也极佳。

本实施例的限流稳压单元选用齐纳式安全栅，如图2所示为齐纳式安全栅的基本结构图，由图可知，其主要由至少一个齐纳二极管D（图中为3个）、限流电阻R和熔断器F组成，限流电阻R和熔断器F顺次串接于该齐纳式安全栅本安端（3、4）与非本安端（1、2）之间的电路中，齐纳二极管D连接于限流电阻R和熔断器F的连接点与地之间，且该齐纳二极管D的正极连接于限流电阻R和熔断器F的连接点处，其负极接地。

通过齐纳式安全栅中的齐纳二极管D、限流电阻R和熔断器F对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量。为了使熔断器可靠有效地保护齐纳二极管，必须要求熔断器的熔断时间小于齐纳二极管短路时间（十分之一以下），也就是当危险高压出现在1、2非本安端上时，在齐纳二极管短路之前，熔断器早已切断电路，使在3、4本安端上不可能出现危险电压，从而确保现场安全。

由于熔断器在齐纳式安全栅中起着非常终于的保护作用，一般传统的安全栅都将电路封在一个设有接线端子的外壳内。当齐纳式安全栅起保护作用断开后，便不能再继续使用。通常情况下，由于安全栅的损坏多是由于熔断器损坏造成的，因此，从更换熔断器来修复安全栅来考虑，优选再次使用型齐纳式安全栅，一般为可更换熔丝式齐纳式安全栅和熔丝冷储备冗余式安全栅。

根据GB3836.4-2010《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》的规定，对于防爆标志为IIB类的本安回路的电阻电路，所允许的最大短路电流在电源电压为24V时，其1倍安全系数为650mA，1.5倍安全系数为433mA。

如图3所示，本实施例以控制单元选三菱FX3U-32MR/ES-A型PLC、齐纳式安全栅选S2003为例进行安全验证，由图可知，该PLC的S/S端与24V连接,其X0端与齐纳式安全栅GLS1非本安端的1号接线端子连接, 2号接线端子与PLC的0V连接, GLS1本安端的3、4号接线端子之间通过电缆连接限位开关K1;同理, PLC的X1端与齐纳式安全栅GLS2非本安端的1号接线端子连接, 2号接线端子与PLC的0V连接, GLS1本安端的3、4号接线端子之间通过电缆连接一个操作手柄K2。

若操作手柄/限位开关连接到防爆箱中的PLC/固态继电器及齐纳式安全栅的电缆长度L为100m，直径为2.5mm，则电缆的电阻=ρL/S=（0.0175×100）/2.5=0.7Ω,控制回路总电阻=180Ω+1.4Ω=181.4Ω,那么作用在操作手柄/限位开关到PLC上的短路电流I=24/181.4=132mA，该电流值远远小于433mA，符合国家的防爆规定。

另外，本申请还提供了一种防爆起重机，包括防爆箱、操作手柄和/或限位开关,以及控制所述操作手柄和/或限位开关的本安电路，所述本安电路的结构如上所述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。