隔離式安全柵的基礎(chǔ)知識

來源：安徽天康（集團）股份有限公司 2011年07月11日 07:15

本公司采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價格略高，但它其它方面的突出優(yōu)點卻為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益：

　　1.由于采用了三方隔離方式，因此無需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計及現(xiàn)場施工帶來極大方便。

帶配電隔離式安全柵

^[1]

　2.對危險區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場無需采用隔離式的儀表。

　　3.由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強，從而提

　　高了整個系統(tǒng)的可靠性。

　　4.隔離式安全柵具備更強的輸入信號處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號，這是齊納式安全柵所無法做到的。

　　5.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給使用同一信號源的兩臺設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號不互相干擾，同時提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。

　　因此，對比齊納式和隔離式安全柵的特點和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點和更為廣泛用途，雖然其價格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計、施工安裝、調(diào)試及維護成本來考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場幾乎無一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用.

　　本安設(shè)備標志定義

　　其中：Ex — 防爆標志

　　（ia）—防爆等級

　　ⅡC— 氣體組別

　　本公司產(chǎn)品防爆級別：Ex （ia）ⅡC

防爆等級

　　ia：在正常工作狀態(tài)下，1個故障或2個故障狀態(tài)下都不會點燃危險氣體，回路必須保證在兩個故障同時出現(xiàn)時仍然保證安全特性。“ia ”類電氣設(shè)備對易受干擾的元器件必須采用“三重化”設(shè)計。“ib”類電氣設(shè)備只能保證在1個故障狀態(tài)下不會點燃危險氣體。

　　氣體組別

　　Ⅰ組電氣設(shè)備：用于易受甲烷影響的煤礦環(huán)境中。

　　Ⅱ組電氣設(shè)備：可用于除煤礦以外的爆炸危險環(huán)境中。

　　Ⅱ組電氣設(shè)備根據(jù)易燃性物質(zhì)的不同點燃能量進一步細分。

　　各子組用大寫英文子母區(qū)分，從下表中可以看出，C子組所需要的點燃能量zui少，即在該組電氣設(shè)備中，C組設(shè) 備具備通用性。

　　常見易燃性物質(zhì)的分組

　　爆炸性危險場所的區(qū)域劃分

　　在安全防爆系統(tǒng)的設(shè)計及防爆產(chǎn)品的選型中，除了需要對爆炸性環(huán)境中存在的氣體進行分級、分組外，還應(yīng)根據(jù)爆炸性氣體出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間對爆炸性氣體危險場所進行區(qū)域劃分：本公司產(chǎn)品適用于0區(qū)，同時適用1區(qū)和2區(qū)。

　　色標

　　黃色端（非本安側(cè)）接線通往安全區(qū).

　　藍色端（本安側(cè)）接線通往危險區(qū)

隔離式安全柵的工作原理

　　安全柵的主要功能就是限制安全場所的危險能量進入危險場所，及限制送往危險場所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。

　　與齊納安全柵相比，隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號處理單元三部分組成，基本功能電路如圖2所示。回路限能單元為安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動現(xiàn)場儀表的回路供電電路和用于儀表信號采集的檢測電路。信號處理單元則根據(jù)安全柵的功能要求進行信號處理。

　　工業(yè)現(xiàn)場一般需要采用兩線制傳輸方式的配電器，既要為諸如壓力變送器等一次儀表提供24V 配電電源，同時又要對輸入的電流信號進行采集、放大、運算、和進行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。但一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場不但需要兩線制傳輸，既提供配電電源又有信號隔離功能，同時還需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止電源高壓與信號之間的混觸，利用電流、電壓雙重化限制回路，把進入危險場所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—安全柵。

　　隔離式安全柵，基本有檢測端安全柵和操作端安全柵兩種類型。檢測端安全柵與兩線制變送器配套使用；操作端安全柵與電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門配套使用。也有信號輸入等類型隔離式安全柵。

　　由于隔離式安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，不僅能防止危險能量從本安端子進入危險現(xiàn)場，提高系統(tǒng)的本安防爆性能，而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。 24VDC 電源經(jīng)DC-AC-DC變換后，輸出模塊電路所需要的多種電壓。

　　檢測端隔離式安全柵的原理是：模塊電路將通過本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)?.2-1VDC后，送入模塊內(nèi)進行采集、放大、運算和進行抗干擾處理后，再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個隔離的18.5∽28.5VDC電壓，通過本安能量限制電路做為供給兩線制變送器的工作電壓。本安能量限制電路能限制大電流或高電壓的危險信號竄入危險現(xiàn)場。

　　操作端隔離式安全柵的原理是：將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mA DC信號隔離后再輸出4-20mA DC 的信號，通過本安能量限制電路供給電氣轉(zhuǎn)換器或現(xiàn)場的電氣閥門定位器使用。

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