隔离式安全栅基础知识
时间：2011-12-28 阅读：754
采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，同时符合本安型限制能量的要求。与齐纳式安全相比，虽然价格略高，但它其它方面的突出优点却为用户应用带来了更大的受益：
1.由于采用了三方隔离方式，因此无需系统接地线路，给设计及现场施工带来极大方便。
带配电隔离式安全栅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*力大大增强，从而提高了整个系统的可靠性。
4.隔离式安全栅具备更强的输入信号处理能力，能够接受并处理热电偶、热电阻、频率等信号，这是齐纳式安全栅所无法做到的。
5.隔离式安全栅可输出两路相互隔离的信号，以提供给使用同一信号源的两台设备使用，并保证两设备信号不互相干扰，同时提高所连接设备相互之间的电气安全绝缘性能。
因此，对比齐纳式和隔离式安全栅的特点和性能后可以看出，隔离式安全栅有着突出的优点和更为广泛用途，虽然其价格略高于齐纳式安全栅，但从设计、施工安装、调试及维护成本来考虑，其综合成本可能反而低于齐纳式安全栅。在要求较高的工程现场几乎无一例外地采用了隔离式安全栅作为主要本安防爆仪表，隔离式安全栅已逐渐取代了齐纳式安全栅，在安全防爆领域得到了日益广泛的应用.
本安设备标志定义
其中：Ex—防爆标志
（ia）—防爆等级
ⅡC—气体组别
本公司产品防爆级别：Ex（ia）ⅡC
防爆等级
ia：在正常工作状态下，1个故障或2个故障状态下都不会点燃危险气体，回路必须保证在两个故障同时出现时仍然保证安全特性。“ia”类电气设备对易受干扰的元器件必须采用“三重化”设计。“ib”类电气设备只能保证在1个故障状态下不会点燃危险气体。
气体组别
Ⅰ组电气设备：用于易受甲烷影响的煤矿环境中。
Ⅱ组电气设备：可用于除煤矿以外的爆炸危险环境中。
Ⅱ组电气设备根据易燃性物质的不同点燃能量进一步细分。
各子组用大写英文子母区分，从下表中可以看出，C子组所需要的点燃能量zui少，即在该组电气设备中，C组设备具备通用性。
常见易燃性物质的分组
爆炸性危险场所的区域划分
在安全防爆系统的设计及防爆产品的选型中，除了需要对爆炸性环境中存在的气体进行分级、分组外，还应根据爆炸性气体出现的频繁程度和持续时间对爆炸性气体危险场所进行区域划分：本公司产品适用于0区，同时适用1区和2区。
色标
黄色端（非本安侧）接线通往安全区.
蓝色端（本安侧）接线通往危险区
隔离式安全栅的工作原理
安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能量进入危险场所，及限制送往危险场所的电压和电流。齐纳管Z用于限制电压。当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通，使齐纳管两端的电压始终保持在安全限压值以下。电阻R用于限制电流。当电压被限制后，适当选择电阻值，可将回路电流限制在安全限流值以下。
与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外，还带有电流隔离的功能。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，基本功能电路如图2所示。回路限能单元为安全栅的核心部分。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。信号处理单元则根据安全栅的功能要求进行信号处理。
工业现场一般需要采用两线制传输方式的配电器，既要为诸如压力变送器等一次仪表提供24V配电电源，同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。但一些特殊的工业现场不但需要两线制传输，既提供配电电源又有信号隔离功能，同时还需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止电源高压与信号之间的混触，利用电流、电压双重化限制回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额以下的具有特殊功能的配电器—安全栅。
隔离式安全栅，基本有检测端安全栅和操作端安全栅两种类型。检测端安全栅与两线制变送器配套使用；操作端安全栅与电气转换器或电气阀门配套使用。也有信号输入等类型隔离式安全栅。
由于隔离式安全栅采用了限压、限流、隔离等措施，不仅能防止危险能量从本安端子进入危险现场，提高系统的本安防爆性能，而且还增加了系统的抗*力，大大提高了系统运行的可靠性。24VDC电源经DC-AC-DC变换后，输出模块电路所需要的多种电压。
检测端隔离式安全栅的原理是：模块电路将通过本安能量限制电路输入的电流或电压信号转变为0.2-1VDC后，送入模块内进行采集、放大、运算和进行抗干扰处理后，再经变压器调制成输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。模块还需输出一个隔离的18.5∽28.5VDC电压，通过本安能量限制电路做为供给两线制变送器的工作电压。本安能量限制电路能限制大电流或高电压的危险信号窜入危险现场。
操作端隔离式安全栅的原理是：将调节器或操作器输出的4-20mADC信号隔离后再输出4-20mADC的信号，通过本安能量限制电路供给电气转换器或现场的电气阀门定位器使用。
安全栅的使用方法
1．隔离式安全栅应安装在非危险场所。
2．隔离式安全栅通往现场（危险场所）的软铜导线截面积必须大于0.5mm2。
3．连接导线的绝缘强度大于500V。
4．隔离式安全栅本安端（有蓝色标记）和非本安端电路配线，不得接错和混淆。本安导线宜选用蓝色作为本安标记。本安导线和非本安导线在汇线槽中应分开铺设，采用各自保护套管。隔离式安全栅的本安侧，不允许混淆有其它电源，包括其它本安电路的电源。
5．隔离式安全栅与一次仪表组成本安安全防爆系统时，必须经国家的防爆检验机构检验认可。WP8000-EX系列隔离式安全栅由国家防爆电气监督检验中心，给出的Co，Lo分布参数是相对与ⅡC级（氢气级）的zui大允许值对于ⅡB级环境可把该参数乘以3，对于Ⅱ*环境可把该参数乘以8。传输线选用不同规格的电缆时，其本身的电缆参数应予高度重视，不得超过规定值。
6．对隔离式安全栅进行单独通电调试时，必须注意隔离式安全栅的型号、电源极性、电压等级及隔离式安全栅外壳接线端上的标号。
7．严禁用兆欧表测试隔离安全栅端子之间的绝缘性。若要检查系统线路绝缘性时，应先断开全部隔离式安全栅接线，否则会引起内部器件损坏。
8．凡与隔离安全栅相连接的现场仪表，均应为有关防爆部门进行防爆试验并取得防爆合格证的仪表。
9．如隔离式安全栅内部模块损坏需要维修或更换时，原则上应由制造厂承担。用户自行维修时，应按照有关的注意事项，具体方法请按照维修的章节进行（本质安全型仪表的维修于所述的范围进行，其外的维修应与制造厂商量）。经检修后方能重新投入运行。
10．隔离式安全栅的安装、使用和维护应严格遵照.GB3836.15-2000《爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》的有关条款进行。
11．取得防爆合格证的产品，不允许随意更换影响防爆性能的元件或结构
安装中的注意事项
1.安全栅应安装在安全场所，并环境条件能满足本手册《通用技术指标》中的“使用条件”的要求。
2.隔离式安全栅本安端（蓝色标记）和非本安端电路的接线导线在汇线槽中应分开铺设，各自采用独立的保护套管。本安侧的配线套管内不允许有其它电源线，包括其本安电路使用的电源线。
3.通往危险场所的导线应选用有蓝色标记的本安导线，导线线的软铜面积必须大于0.5mm2，绝缘强度应大于500V。
4.在对隔离式安全栅进行通电调试前，必须注意隔离式安全栅的型号、接线方法、线路极性等，是否符合设计及产品要求中的规定，否则可能对人身及设备造成伤害。
5.严禁用兆欧表测试隔离安全栅端子之间的绝缘强度。如要检查系统的绝缘强度，应先断开全部的接线，否则可能引起安全栅内部快速熔断器熔断。
6.在现场对安全栅进行编程前，必须先将所有接线断开再接入编程器，然后通电编程，否则可能引起不良后果。
7.与隔离式安全栅相连的现场仪表，均应通过经国家认定的防爆检验部门的防爆试验、并取得防爆合格证的仪表。
8.在设计、安装、使用、维护隔离式安全栅时，应同时遵守本产品手册中的说明及《GB3836.15-2000爆炸性气体环境用电气设备第十五部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》、《GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力设置设计规范》。
隔离式安全栅应用优点
①隔离式安全栅与齐纳式安全栅相比，虽然价格要高一些，但是它许多优点和特点还是给用户带来许多方便，使越来越多用户偏向的选择隔离式安全栅。
②使用隔离式安全栅，可以将危险区的现场回路信号和安全区回路信号有效隔离。这样本安自控系统不需要本安接地系统，简化了本安防爆系统应用时的施工。
③使用隔离式安全栅，大大增强了检测和控制回路的抗*力，提高系统可靠性。
④使用隔离式安全栅，允许现场仪表接地，允许现场仪表为非隔离型的。
⑤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。
⑥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。
⑦当用户同时应用DCS和ESD时，选用一进二出的安全栅，可以有效地将两个系统隔离开来，避免系统之间互相影响。
⑧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。
使用注意
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：*，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，本安线缆与非本安线缆应分开敷设在不同的线槽里。并应有明显标识。第四，更换时应注意断电。