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安全栅概述
发布时间:2016/7/22  阅读:1636

安全栅,也被称为安全保持器,是安全场所非本安设备与危险场所本安设备之间的关联设备。由于安全栅是本安电路的安全接口,所以当安全场所设备处于正常状态时,系统正常运行;而出现故障时,安全栅能及时限制通往现场的电压、电流,控制危险能量进入本安端,避免火花能量引起危险气体的爆炸。如图2-2所示,安全栅作为分界点,将危险区域的本安电路与安全区域的非本安电路分离开。安全栅右侧是由安全栅、传感器等组成的本安型现场设备,左侧是由安全栅、控制室模拟量采集处理等组成的非本安型仪表设备。安全栅既能完成现场信号的实时传递,又能有效控制危险区域的能量,是组成本安系统的重要装备。 

安全栅电路图原理

目前,市场上的安全栅主要包括齐纳式安全栅和隔离式安全栅两种。

齐纳式安全栅也就是稳压管式安全栅,是利用齐纳二极管的反向击穿特性设计的,通过溶断器、稳压管以及限流电阻的能量限制,能够有效控制流入本安端的电能量。虽然齐纳式安全栅电路简单、价格低廉,但是在实际工程应用中,齐纳式安全栅的可靠性和应用范围都受到了很大限制,归结起来有以下几种原因:

1、  工程安装现场对接地系统要求非常严格,接地电阻不能大于,否则无法保证本安果;

2、要求危险侧的现场仪表是隔离型,信号的抗干扰性也由于接地而大大降低,进而影整个系统的稳定性;

3、齐纳安全栅的正常工作需要电源提供稳定电压,其输出也因为吸收输入回路的能量而容易不稳定;

隔离式安全栅,不仅包含限压、限流等能量控制电路,还釆用了将输入、输出以及电源隔离的电路结构,进一步保障本安防爆效果。相较齐纳式安全栅,它的价格较贵,但是拥有很多显著优点:

1、三方隔离的电路结构,免除了复杂的接地线路,为设计和现场施工带来便捷;

2、现场仪表要求降低,不要求隔离式;

3、由于电路相互隔离、不共地,稳定性和抗干扰性显著提高,进而保证了整个系统的可靠性;

4、在信号输入能力方面,隔离式安全栅比齐纳式安全栅更强,电阻、热电偶等信号都能处理;

5、当两台控制设备需要同一信号源时,齐纳式安全栅无法满足,而隔离式安全栅提供信号的同时还能保证两者的互不干扰。

 

通过上述几方面的对比和分析,相较齐纳式安全栅隔离式安全栅性能卓越、亮点突出,虽然价格较贵,但综合考虑施工、调试、维修等方面,成本反而降低,因而在工程现场得到更为广泛的应用,在本安防爆领域逐步代替了齐纳式安全栅。

 

隔离式安全栅又分为检测端隔离式安全栅和操作端隔离式安全栅两种,检测端隔离式安全栅与两线制变送器配套,操作端隔离式安全栅配合电气转换器或电气阀门使用。

检测端隔离式安全栅的工作原理是:本安保护电路对危险侧电信号进行限流限压处理后,

送入模块电路进行信号处理,之后通过隔离变压器输出符合后续需求的电信号,供二次

控制仪表使用,。同时,模块电路还在本安保护电路控制下,输出18.5~28.5VDC的本安电源,保障危险端变送器的正常工作。而操作端隔离式安全栅是在本安保护电路电压电流限制的基础上,直接将输入的4-20mA直流信号隔离输出,供给现场电气阀门定位器等设备使用。

倍佳安信号隔离是隔离式安全栅的核心内容,目前信号隔离方法常见的有光电隔离、专用隔离放大器模块、变压器隔离等几种。

光电隔离利用光电親合器作为隔离元件,具有原理简单、隔离电压高、抗干扰能力强、成本低等优点,但是转换精度和稳定性较差,特别是热稳定性。同时,由于现场总光线的不断发展,传输信号不仅仅是纯模拟量,更多的是光电隔离难以实现的数字量或者模拟量数字量叠加信号。

用专用隔离放大器模块做信号隔离,简单、可靠、性能有保证,但价格昂贵,特别是符合本质安全防爆设计规范的隔离放大器,因此,产品的应用、推广难度较大。

变压器作为信号隔离最常用的一种方法,具有可靠性高、制作成本低、应用灵活等优势,但也存在体积较大、损耗较大、传输精度低、抗干扰能力差等一些缺陷但是,随着近年来电子技术和磁性材料的飞速发展,克服变压器隔离的缺陷,制作可靠度高、体积小、传输精度高、效率高的变压器已不是难题。

 

 

 

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