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安全栅
阅读:10711时间:2011-02-25 16:19:46

安全栅是指接在本质全电路和非本质安全电路之间,将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内的装置。它主要应用在本安防爆系统的设计中,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。它安装于安全场所,接收来自危险区的信号,输出安全信号到安全区或危险区。

分类

  1、齐纳安全栅:

  ①模拟量输入安全栅

  ②模拟量输出安全栅

  ③热电偶信号安全栅

  ④热电阻信号安全栅

  ⑤开关量输出安全栅

  ⑥开关量输入安全栅

  ⑦频率输入信号安全栅

  ⑧气体报警器信号安全栅

  ⑨电源安全栅

  ⑩称重传感器安全栅

  2、隔离式安全栅

  1)检测端安全栅

  ①电流输入

  ②电压输入

  ③热电阻输入

  ④数字量输入

  ⑤变送器输入

  ⑥开关量输入

  ⑦热电偶输入

  ⑧频率信号输入

  2)操作端安全栅

  ①电流输出

  ②电压输出

  ③开关量输出

  ④频率信号输出

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干扰能力,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4-20mA DC信号隔离后再输出4-20mA DC 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。

系列

  安全栅的系列:

  1、开关量检测端系列

开关量检测端系列

  2、模拟量检测端系列

模拟量检测端系列

  3、模拟量操作端系列

模拟量操作端系列

  4、热电阻输入系列

热电阻输入系列

  5、热电偶输入系列

热电偶输入系列

  6、浪涌保护型热电偶输入系列

浪涌保护型热电偶输入系列

应用

  广泛应用于石油、化工、冶金、电力等系统的过程控制中,可分别与各种变送器、电/气转换器、电/气阀门定位器、接近开关、电磁阀等组成本质安全防爆系统。

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干扰能力,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。

安装守则

     1.安全栅应安装在安全场所,并且环境条件满足《安全栅选型样本》中的“使用条件”的要求。
     2.隔离式安全栅本安端(蓝色端)和非本安端电路的连接导线在汇线槽中应分开铺设,各自采用独立的保护套管。本安侧的配线管道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式安全栅端子之间的绝缘强度。如要检查系统的绝缘强度,应先断开全部隔离式安全栅的接线,否则可能引起安全栅内部电路损坏。
     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接的现场仪表,均应采用通过经国家认定的有关防爆检验部门进行防爆试验、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,应同时遵守本产品使用手册中的说明及《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)》及《GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力设置设计规范 》。

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