本安型安全栅介绍

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本安型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[见术语解释]，是本安系统的重要组成部分。
　　　　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。
　　　　中国国家仪器仪表防爆安全监督站是中华人民共和国地区监督生产安全防爆产品的权威机构，对本安型安全栅产品有着严格、科学、详细的规定，只有通过该监督站认证的企业及其所开发生产的产品才具备符合标准的安全性能，否则可能会给使用方的设备、人员和生产造成无可估量的损害。
　　
　　术语解释：关联设备
　　
　　 　一种安装在安全场所，本安电气设备与非本安电气设备之间的相连的电气设备。
　　
　　安装位置
　　
　　 安全栅安装于安全场所，接收来自危险区的信号,输出安全信号到安全区或危险区.
　　
　　
　　安全栅的结构形式
　　
　　　　常见的安全栅结构形式分为齐纳式和隔离式.
　　
　　齐纳式安全栅
　　结构原理:
　　
　　　　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。它的原理简单、电路实现容易，价格低廉，但因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，其原因如下：
　　　　1、安装位置必须有非常可靠的接地系统，并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω，否则便失去防爆安全保护性能，显然这样的要求是十分苛刻并在实际工程应用中难以保证。
　　　　2、要求来自危险区的现场仪表必须是隔离型，否则通过齐纳式安全栅的接地端子与大地相接后信号无法正确传送，并且由于信号接地，直接降低信号抗干扰能力，影响系统稳定性。
　　　　3、齐纳式安全栅对电源影响较大，同时也易因电源的波动而造成齐纳式安全栅的损坏。
　　
　　隔离式安全栅
　　
　　　　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。
　　　　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。
　　　　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最少，即在该组电气设备中，C组设 备具备通用性。

乐耕者

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1、本安系统无论输入还是输出都要加安全栅
2、隔离式安全栅用的最多
3、最好用隔离式
4、本安仪表只是本安系统的一部分，都需要与安全栅配合使用

安全栅用于本安防爆场所。主要作用限制、隔离能够引起产生火花的能量串入现场危险区域。安全栅分齐纳式安全栅和隔离式安全栅。

P+F 和MTL是安全栅的两大生产商，可以看看他们的网页，作用和分类楼上讲了，还可以输入信号的不同分类，如模拟量输入的，电阻信号的，开关量输入等安全栅。
安全栅有两种 齐纳安全栅 和 隔离安全栅。
齐纳安全栅通过齐纳二极管限压和电阻限流达到控制能量。
隔离安全栅则是将输入、输出以及电源加以隔离。
隔离式安全栅性能较好和应用范围较广，价格也高。

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在工艺设计时，装置分布的区域划分为不同的防爆等级，如果是有爆炸危险源的区域，一般自控装置应该选择本安型，所有本安型仪表均应配安全栅，防止危险火花进入到现场。
来自危险区域进控制室的信号，本安型仪表的信号是要通过安全栅才能接到DCS上的，一般4线制的仪表都要选用隔爆型的，不需要通过安全栅就可以直接接到DCS上～～～
1.根据装置危险区域划分图，确定装置的防爆等级，确定现场仪表的选型（本安、隔爆），只有0区的必须使用本安仪表，1，2区本安隔爆均可使用；
2.根据现场仪表的防爆形式来选择是否加配安全栅，本安仪表必须加安全栅，隔爆的信号不需要安全栅；
3.使用安全栅时要考虑认证，安全栅、电缆、现场仪表的匹配性，特别要注意本安回路感性负载。
1. 现场是怎么实现防爆的？
  隔离防爆 还是 本安防爆？
  目前 95%以上的现场仪表 和传感器都是 本安防爆的。

2.安全栅在什么时候用？
  本安仪表采用安全栅？跟这个没关系的，跟IO卡件的类型有关！

  一般是 现场本安型仪表或者 执行器<---> 安全栅<--->LC 或 DCS的常规型 AIO。
  假如。PLC 或者 DCS的IO 已经是本安型的话，则不需要安全栅！
  我们简单理解，就是 DCS的 本安型IO 已经内置了 安全栅。
  现场本安型 仪表或者 执行器 <---> PLC 或者 DCS 的本安型 AIO。

3.开关量的要不要安全栅？
  严格来说，只要开关量所在点在 危险区域，那么是必须的。
  现场的传感器如果是 IO配电型，应使用本安型的传感器。
  如果是干接点的，应使用NAMUR型传感器。
  
  现场危险区的传感器 DI ---> DI型 安全栅---> PLC  或者 DCS的常规DI。

  假如PLC 或者 DCS的 DI 卡件是本安型 ，那么一样不再需要DI的安全栅。
  
  现场危险区的传感器 DI ---> PLC  或者 DCS的本安型DI。

  DO呢？DO也一样要安全栅的。。。
  PLC，或者DCS的常规DO ---> DO 安全栅 ---> 现场 执行器类负载。

  如果PLC，DCS的DO 是本安型的。则不再需要 DO 安全栅。
   PLC，或者DCS的常规DO --->现场 本安型执行器类负载。

  需要特别注意的是，加DO型安全栅 ，中间转接一下的方式 去驱动现场负载，
驱动能力通常比较大。例如可以驱动 20W以上的电磁阀。驱动电流高达1A还多。
但是这个时候，现场的DO设备肯定不是本安型的。。。
  而本安型 DO 卡件直接去 现场驱动设备的，驱动能力是比较小的。
常常只有几十毫安。这时候会产生一些问题。例如，要求电磁阀 必须是本安型的！
本安型的电磁阀，耗能小，驱动电流小，潜在的爆炸危险才低！
本安型 电磁阀一定是 先导型的。。。至于什么是先导型，什么是直动型在此不做详细解释。

本安防爆技术本来就是一项依靠限制能量 来实现防爆的技术，所以，DO的输出一定不能做的太大！AI，AO还好说，最大也就20mA。 DI一般最大也就7-10mA，甚至更低，唯独DO不太好整。。。

4. DI，DO只能加 DI，DO型安全栅么？
  不是的，从本质上来说。你可以加本安防爆型的继电器隔离，也是一样的效果。

  从电路原理上来说，本安防爆型 隔离继电器 跟开关量型的 安全栅是一样的。
  只是选择 安全栅好像是一种 习惯而已。

5. 热电阻、热电偶 是否也要安全栅？
  从理论上来说，热电偶是mV  信号，能量极其微小，理应不需要 安全栅。呵呵。
  但是， 安全栅厂家生产了众多的 热电阻，热电偶型的安全栅 卖给谁去？
  
   既然设计院这样设计，你就遵循下。
   危险区现场来的 热电阻，热电偶 ---》 温度型专用 安全栅 ---》 常规 AI。
   这里需要说的是，你最好在这个安全栅上 顺道把 热阻，热偶 都变换成 标准 4-20mA
信号。一是防爆隔离，二是信号变换隔离。
   温度信号有其特殊性。。。一般经过 一个隔离装置后，是不能再继续保持其信号特性了，
如。你见过那个厂家的 热电阻的安全栅 或者 常规信号隔离器，接进来 PT100，输出去还是PT100的？  输入端的信号是PT100 根据现场的温度产生的电阻变化，输出端 却产生不了这种变化，难道要用个跟现场一模一样的 东西对 隔离器 输出端的 PT100 一样的烧？烧的还要 跟现场的温度一模一样才行。。。 这根本不能实现。 但是检测到 输入端的 PT100的电阻变化，然后输出变化的电流 或者电压信号，这个 很Easy的。

    所以我们看到 “几乎”所有的 热电阻型 安全栅，隔离器， 输入是 RTD，出去的是4-20mA。 热电偶的也类似。。。

6.到底 要不要 安全栅？
我个人的建议是，假如你的控制系统厂家，如ABB，西门子 自己的 IO 有本安型。
你就选择 本安型 的 IO卡件。 则没必要 加安全栅了

理由。1. 安全栅 + 常规 IO 的造价 是大于 本安型 IO的。主要是安全栅挺贵的。
       2. 加了安全栅，多加一层东西，还得额外接线，反而麻烦了。
       3.本安型 IO 已经十分的成熟了。--过去其实已经很成熟了，只不过造价比较贵而已。现在造价降低了很多！
       4. 防止责任扯皮的问题。真的有事发生的时候，经常是大家骂安全栅厂家，结果安全栅厂家把责任给 PLC，DCS厂家推，DCS厂家给安装接线单位推。反正就是没人担责任。 假如IO本身是本安型。不要了安全栅厂家，少一道中间环节，少一个扯淡的。出了问题，你就追着DCS厂家。

西山阁

不错不错，上个学期刚刚考过！印象很深！

虚心

我现在接触的都是一些小型的化工厂，只是知道设备大多选用的是防爆型的
这个安全栅还真的是没接触过呢
看来安全栅主要是应用在自控这一块啊

wedoit

安全栅我们常用，无非就是降低能量

llaill

好东西，Thanks

什么人都有

安全栅我们常用，无非就是降低能量

shizhe168

我们也用了，主要就是仪表端的防护


shizhe168于2011-9-16 15:17补充以下内容：
我们也用了，主要就是仪表端的防护