安全栅的定义及主要功能

一、安全栅的定义及主要功能

安全栅又称安全保持器。本安回路的安全接口，它能在安全区（本质安全）和危险区（非本质安全）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。

安全栅的主要功能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。

二、安全栅的分类

1.齐纳式安全栅

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。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）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。

齐纳管用于限制电压。与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流作用之外，还带有电流隔离的功能。

2.隔离式安全栅

隔离式安全栅主要由回路限能单元，信号和电源隔离单元、信号处理单元组成。它不但有限能的功能，还有隔离功能，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；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。

（1）检测端隔离式安全栅的原理

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。

（2）操作端隔离式安全栅的原理

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。

三、选择隔离式安全栅的应用优点

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选择隔离式安全栅。

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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、合理和有效性。

（6）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。

（7）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。

四、安全栅常见故障的处理方法

1.电源指示灯不亮或液晶不显示

（1）检查仪表供电电源接入是否正确可靠。

（2）检查供电电压是否正常。

（3）检查24V电源正负是否接反。

2.输出无信号

（1）输入信号是否已正确接入输入端子。

（2）输入信号类型是否与仪表输入类型一致。

（3）输出接线端子是否紧固。

（4）可拆卸的外部接线端子是否插接到位。

（5）外部输出回路开路。

3.输出值偏差大

（1）热电偶输入时正、负引线是否接反。

（2）热电阻输入时三线接法是否正确。

（3）输出接线的正、负极性是否接反。

（4）电流输出时，外接负载电阻总和是否大于规定的欧姆（4-20mA输出时）。

（5）电压输出时，外接负载电阻是否小于500千欧姆。

（6）电源电压过低。

4.输出信号不稳定

（1）检查接线是否牢固。

（2）检查输入信号是否稳定。

（3）检查输出回路接线是否可靠。

（4）检查仪表周围环境是否有大功率的电磁设备。