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安全栅的主要功能

点击次数:231  发布时间:2019-07-04

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,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。  安全栅的作用  在许多工业过程中,需要处理或使用一些易燃材料,如原油和它的衍生物,酒精,天然气,粉末,飞扬物,任何渗漏或溅出都有可能形成一个爆炸环境(危险场所,具体分类方法见下文)。为了工厂和人员的安全,必须确保这个环境不会被点燃引起爆炸。  

而在生产过程中大量使用电气设备,各种磨擦的电火花、静电火花、高温等不可避免,尤其当设备发生故障时,都有可能会点燃爆炸环境。为了防止爆炸的发生,至今已开发了8中不同的防爆技术,其中本质安全是一种低成本而高有效的防爆技术。     

本质安全(IS)是系统防爆的技术,安全场所的控制室设备通过安全栅与危险场所的本安设备相连,传递信号或能量。安全栅利用限流和限压电路,限制了从安全场所传递到危险场所的能量;处于危险场所的本安设备在这样的能量下能够正常工作,但这样的能量不足以引燃爆炸环境,即使本安设备自身发生故障,也不会产生任何足以引燃的电火花或发热表面。因此,无论是安全场所的控制室设备还是危险场所的本安设备发生故障,只要安全栅的限流限压电路正常工作,整个系统都会处于安全状态,不会产生爆炸。  

安全栅作为控制室的非本安设备与危险场所的本安设备之间的关联设备,是本安防爆系统中的重要组成部分。常见的安全栅包括齐纳式安全栅、晶体管式安全栅、变压器隔离式安全栅。    

 齐纳式安全栅电路原理,稳压二极管Z限制了从非本安端传到本安端的电压,电阻R则限制了从非本安端传到本安端的电流,快速熔断器F用于保护稳压二极管Z不被过大的电流烧坏。由于电路的限压和限流,输出到危险区的能量被限制在安全值以内。齐纳式安全栅的特点是电路所用的元器件极少、故障率低、成本低、回路信号保真性好;但由于必须加限能电阻和智能变送器的采样电阻,过大的电压降低往往会导致回路供电不足;而且在工程应用中必须可靠接地,否则便会失去防爆安全保护功能。 

 

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