安全栅原理及使用介绍

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。但隔离安全栅不需要本安接地，这是它比齐纳
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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。
1．安装位置必须有非常可靠的接地系统，并且该齐纳式
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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。
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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。
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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。
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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。
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齐纳安全栅的特点
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。
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常用安全栅
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。
安全栅原理及使用介绍
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安全栅（safety barrier）
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
因此，四川石化选用的安全栅均为隔离式。
主要的安全栅厂商为p+f和MTL
Leabharlann Baidu
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P+F 公司有几个系列的隔离栅
1. KF 系列隔离栅。 2. KS 系列远程 I/O 型隔离栅。它在隔离栅基础上又集成 了远程I/O 的功能。多达 125 台隔离栅可通过一根通讯总 线与 DCS系统联接。其应用可为用户节省控制系统的总 体投资。 3. E-Card 系列隔离栅。机柜整洁、美观、高雅。维护十 分方便。 深得欧洲用户喜爱。 4. HiD 系列隔离栅。其特点为完全的母板安装方式。现 场侧和系统侧的接线均在母板上完成，隔离栅上没有接 线。维护隔离栅时完全不触动任何接线端子。可采用 DCS 系统电缆与隔离栅母板联接。 特别用于 DCS 和隔 离栅总成调试A验收后， 需要拆散、搬运至现场，再重新14
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
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。
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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。
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A出隔离式安全栅可输出两路相互隔离的 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，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。
由于安全栅被设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。
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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。
四川石化主要使用了HiD和KF两个系列的产品 1.HiD系列 HiC2031 HiC2025 HiD2081 HiC2821：单通道DI安全栅
2.KF系列
KFD2-UT2-Ex1
KFD2-UT2-Ex2
环境温度0-50℃
相对湿度5%~95%RH
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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。