安全栅的种类和应用
导读
近几年来，随着中国炼化一体化进程的推进，石油炼化厂、化工厂越来越多。由于石油及其相关产品大多具有易燃易爆特性，所以一定要使用安全、有利的防爆方法，以确保安全。安全栅作为本安电气设备与非本安电气设备之间连接的电气设备，能够有效地提高石油化工企业生产过程中的安全性。
仪表安全原理与本质安全技术 仪表安全原理
当易爆物质、氧气、引爆源这三种情况同时出现时，就会引起爆炸。如果我们能消除任意一个爆炸形成的条件，就能保障现场仪表设备的安全。空气中的氧气无法控制，因此控制易爆物质和控制引爆源是目前较为常用的安全原理。在仪表行业，控制爆炸范围也被列为常用的安全原理。 安全栅能够限制现场仪表的电能量，使其无法产生能够引爆的火花和引爆的仪表表面温度。本质安全技术能够消除隐患，保证现场的安全。
危险区域危险性的分类、分级、分组 爆炸性气体分类见下表。
危险气体场所划分为3个不同的区域，见下表。
爆炸性气体的温度组别见下表。
安全栅的作用
本质安全（IS）是仪表系统采用的防爆技术，安全栅设置在安全区域的控制室设备与危险区域的本安设备之间，传输信号或能量。安全栅利用电路限流限压，从而约束安全区域传递能量给危险区域设备。
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。
安全栅的种类
安全栅分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅两类。
齐纳式安全栅是最早出现的安全栅。它的核心元件是齐纳二极管，限流电阻及快速熔断丝，原理图如下图所示。
齐纳式安全栅原理图
齐纳管电流简单，在现场使用时容易出现系统电源波动、干扰，导致设备损坏，并且由于其需要本安接地，因此在实际应用中较少。 隔离式安全栅不仅能够限压限流，还能电流隔离。隔离室安全栅主要由限能单元、信号及电源隔离单元、信号处理单元组成，基本功能电路如下图所示。
隔离式安全栅原理图
与齐纳式安全栅相比，隔离式安全栅在性能上大大优于齐纳式安
全栅：
①采取三方隔离方式，不需使用隔离式仪表； ②降低危险区的仪表要求，现场不需使用隔离式仪表； ③运行过程中稳定性和抗干扰能力大大增强，使整个系统的可靠性大幅提高；
④有强大的信号处理能力，可以接受并处理多种信号，例如热电偶、热电阻、频率等信号；
⑤为同一信号源的两台设备提供两路相互隔离的信号，并且两设备信号无干扰，同时所连接设备互相之间的电气安全绝缘性能也有所提高。
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
安全栅的种类和应用
