安全栅原理及使用介绍

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1、安全栅原理及使用介绍1安全栅（safetybarrier）安全栅又称安全限能器、安全保持器，是本安系统中的重要组成部分。安全栅是本安回路的安全接口，它能在安全区（非本质安全）和危险区（本质安全）之间双向传递电信号，并可限制因故障引起的安全区向危险区的能量转递。工作电源24V±10%DC环境温度0-50℃相对湿度5%~95%RH2安全栅简介安全栅应用在本安防爆系统的设计中，它是安装于安全场所并含有本安电路和非本安电路的装置，电路中通过限流和限压电路限制了送往现场本安回路的能量，从而防止非本安电路的危险能量串入本安电路，它在本安防爆系统中称为关联设备，是本安系统的重要组成部分。由于安全栅被设

2、计为介于现场设备与控制室设备之间的一个限制能量的接口，因此无论控制室设备处于正常或故障状态，安全栅都能确保通过它传送给现场设备的能量是本质安全的。3齐纳式安全栅安全栅有齐纳式和隔离式。齐纳式安全栅的核心元件为齐纳二极管，限流电阻及快速熔断丝。电路中采用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量。4齐纳安全栅，其主要构成元件是齐纳管，也叫稳压二极管。但齐纳二极管只能把电压值控制住，那么构成电能的第二要素的电流由电阻元件控制，具备一定功率承受能力的电阻在这里充当了限流的作用，使安全栅输向危险区域的电流始终控制在一个允许的范围内，从而达到了本安。5齐纳

3、安全栅的特点优点：原理简单、电路实现容易，价格低廉，选型容易，不易损坏，对原系统结构要求改动的地方比较少。齐纳安全栅的防爆原理是用齐纳二级管控制输出电压，用电阻限制输出电流，电路相对简单。在正常工作时，齐纳安全栅相当于两个电阻串入电路，因此对系统结构无须作改动。另外，齐纳安全栅由于无信号的转变，对原信号精度也没有影响。缺点：由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响，并限制了其应用范围。1．安装位置必须有非常可靠的接地系统，并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω，否则便失去防爆安全保护性能，这样的要求是十分苛刻并在实际工程应用中难以保证。2．要求来自危险区的现场仪表必须是隔离型

4、，否则通过齐纳式安全栅的接地端子与大地相接后信号无法正确传送，并且由于信号接地，直接降低信号抗干扰能力，影响系统稳定性。3．齐纳式安全栅对电源影响较大，同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏。6隔离式安全栅带有电流隔离功能的安全栅，则被称为隔离式安全栅，简称隔离栅。7隔离式安全栅组成隔离栅通过变压器耦合及限压、限流电路对本安回路和非本安回路之间进行隔离。隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成。8回路限能单元中最核心的电路为安全栅基本限能电路。此外，辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。电流隔离单元包括变压器隔离组件、模频转换和频模

5、转换电路。信号处理单元则根据各品种隔离栅的功能要求实施信号处理。9隔离式安全栅特点隔离式安全栅有许多保护功能电路，意外损坏的可能性较小，允许现场仪表带电检修，这样可缩短工程开车准备时间和减少停车时间。回路供电隔离式安全栅既保持有源隔离式安全栅的优点，又有齐纳式安全栅一样的接线方便，不需要另外24V电源供电，特别适合配I/O卡直接供电的DCS系统。安全栅的主要功能为限流限压，保证现场仪表可得到的能量在安全范围内。隔离安全栅是以高频作为基波，将信号进行调制解调，信号有了变动，精度会受到安全栅电路的影响。隔离安全栅由于具有高频震荡电路，将产生出射频干扰，对系统不利，而且隔离安全栅也比较容易损坏

6、。但隔离安全栅不需要本安接地，这是它比齐纳安全栅优越的地方。10优点：1．输入、输出以及电源三方隔离方式，因此无需系统接地线路，给设计及现场施工带来极大方便。2．对危险区的仪表要求大幅度降低，现场无需采用隔离式的仪表。3．由于信号线路无需共地，使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强，从而提高了整个系统的可靠性。4．隔离式安全栅有较强的信号处理能力。如开关量输入状态控制、mV、Pt100变为4～20mA等等。这样给现场仪表和控制系统的应用提供了更大的方便、合理和有效。5．选用一进二出隔离式安全栅可输出两路相互隔离的信号，当用户同时应用DCS和ESD时，可以提供给使用同一信号源的

7、两台设备使用，有效地将两个系统隔离开来，避免系统之间互相影响。同时提高所连接设备相互之间的电气安全绝缘性能。11本安系统除了要选择合适的安全栅外，使用的时候要注意以下几个方面：第一，要注意线缆和现场设备的容抗和感抗，本安防爆是系统防爆，除了安全栅需要达到所需的防爆等级外，线缆和现场设备的蓄能也是一个关键问题。特别是在参量认证替代系统认证后，工程商尤其要注意这个问题。第二，要注意本安接地，齐纳安全栅需要本安接地，接地电阻应小于1。第三