安全栅基本知识

安全栅基本知识

本安型安全栅介绍

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。 爆炸性危险场所的区域划分

在安全防爆系统的设计及防爆产品的选型中，除了需要对爆炸性环境中存在的气体进行分级、分组外，还应根据爆炸性气体出现的频繁程度和持续时间对爆炸性气体危险场所进行区域划分：

本公司产品适用于0区，同时适用1区和2区。 色标

黄色端（非本安侧）接线通往安全区. 蓝色端（本安侧）接线通往危险区 安装方式

参见本手册中《外形及安装》 安装中的注意事项

1.安全栅应安装在安全场所，并环境条件能满足本手册《通用技术指标》中的“使用条件”的要求。

2.隔离式安全栅本安端（蓝色标记）和非本安端电路的接线导线在汇线槽中应分开铺设，各自采用独立的保护套管。本安侧的配线套管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，应先断开全部的接线，否则可能引起安全栅内部快速熔断器熔断。

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的现场仪表，均应通过经国家认定的防爆检验部门的防爆试验、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，应同时遵守本产品手册中的说明及《GB3836.15-2000爆炸性气体环境用电气设备 第十五部分：危险场所电气安装（煤矿除外）》、《GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力设置设计规范》。

安全栅是靠什么来防爆的？

本安系统在国内越来越受人关注，作为其主要 构成部件的安全栅也被人们所认识。那么，安全栅是靠什么来防爆的呢？控制能量，控制能量是安全 栅防爆的法宝，不管是齐纳安全栅还是隔离式安全栅都是通过控制能量来达到防爆规定的要求的。齐 纳安全栅，从名字上我们知道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什么元件控制呢？电阻，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。 那么隔离安栅是靠什么来控制能量的呢？脉冲变压器是隔离安全栅隔离能量的主要部件有了它以后流向危险区的能量才会被控制住。 使用安全栅的时候我该注意些什么？

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。

我该用隔离安全栅还是齐纳安全栅？

一般来讲，齐纳安全栅选型容易，不易损坏，对原系统结构要求改动的地方比较少， 优点比较明显。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。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，这是它比齐纳安全栅优越的地方。 价格方面，齐纳安全栅要比隔离的便宜很多，这在需要使用很多安全栅的场合，齐纳安全 栅的价格优势明显体现了出来。