如何选用安全栅
时间：2012-04-10 阅读：1566
安全栅是介于现场设备与控制室设备之间的一个限能电路，用来把控制室供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆危险气体的火花，又不能产生足以引爆危险气体的仪表表面温度，从而消除了引爆源。在选择安全栅时必须考虑其型号与现场仪表类型相适应，还须考虑安全栅与本质安全仪表要求相兼容及形成的本安系统中阻抗匹配的问题。
P+F安全栅
我国采用“回路认证”这种方式认证本安系统，即根据危险环境使用仪表的联合取证情况，选择已与其联合取证的安全栅，一经联合取证，现场仪表与安全栅便固定组合构成本安系统。实践中，这种方式对安全栅和现场仪表的选择有很大的局限性。目前广泛采用是进年来逐渐形成的一种本质安全认证技术，即“参量认证”。按照“参量认证”方式认证的本安设备和关联设备需要一组安全参数，包括：
Vmax― 在正常工作或故障条件下，能接受并能保持其本安性能的zui高电压。
Imax ―在正常工作或故障条件下，能接受并保持其本安性能的zui高电流。
Ci― 本安现场设备内部未被保护的电容。
Li―本安现场设备内部未被保护的电感。
Pmaxo ― 关联设备允许输入的zui大功率。
“参量认证”关系式为：Vmax>Voc，Imax>Isc，Pmaxi>Pmaxo，Ci+Cc结合“参量认证”可知安全栅的选用：1）与安全栅相连的安全设备的工作电压不得超过安全栅的zui高允许电压。否则，应采用光电隔离等技术使之与系统隔离开来，或者采用隔离安全栅；2）“参量认证”公式的Vmax，Imax，Pmaxi即为本安现场设备的正常参数，选用时应该逐一对比。3）“参量认证”公式中引入Cc，Lc这两个变量实际是引出了控制电缆的选用问题，从而限制了电缆长度。实际使用中还应考虑阻抗匹配问题。zui后的公式中，Ra安全栅阻抗，Rl电缆阻抗，安全仪表的允许负载阻抗Ro，对于输出回路，作为安全仪表的调节器或I/O卡的输出通道等，它们的允许负载阻抗是制造厂商提供的。对于输入回路，作为安全仪表的显示仪表或I/O卡的输入通道等，它们的允许负载阻抗取决于其输出电压和现场仪表的无负载工作电压。无论输入还是输出回路，选用安全栅时其阻抗满足上式即可保证回路的正常工作。
按照“参量认证”的关系式选用的安全栅，理论上可以保证正常工作，实际使用时还必须注意以下问题：
1、所选用的齐纳安全栅应已经防爆检测机构防爆认证，并有防爆合格证书。
2、根据工作现场所属的危险区域 （ 0区、1区、2区），气体级别和温度组别来选择齐纳安全栅的防爆等级 （ 安全栅防爆标志） ，使其符合上述的防爆环境，由安全栅来限制传输到现场的能量，确保现场安全。
3、根据现场使用仪表的工作电压和工作电流对地的极性，选择齐纳安全栅的极性 （正极性、负极性或交流极性）。
4、根据信号传输线路的数量，选择齐纳安全栅的通道数 （单通道、双通道、三通道 ） , 由安全栅的通道对传输线路进行保护。
5、根据二次仪表供电电压的大小，选择齐纳安全栅的工作电压，供电电压应小于或等于齐纳安全栅的工作电压。对于波动范围大的供电电压，则应当选择工作电压范围大的齐纳安全栅型号。根据现场仪表电压和电流的大小，选择齐纳安全栅的端电阻。在zui大工作电流时安全栅的端电阻引起的压降应不影响现场仪表zui低工作电压的要求，保证现场仪表能正常工作。
6、当供电电压为 DCS 系统中卡件直接供电时，请详细查阅DCS系统中的供电卡件资料。注意供电卡件中往往串接一只限流电阻，当使用齐纳安全栅时，此限流电阻应引以充分的重视。选用电阻限流式齐纳安全栅时应把串入的电阻去掉用熔丝或开关代替，选用电子限流式齐纳安全栅时，此电阻值不能大于180Ω，否则由于供电回路电阻太大，造成现场仪表供电电压太低而不能工作。有些DCS系统卡件供电电路中装有一个限流电路，当使用齐纳安全栅则不能选用有功耗的齐纳安全栅，一旦卡件供电电路限流值小于齐纳安全栅的工作电流时，则会造成齐纳安全栅无法工作。
7、本质安全防爆实质上是系统防爆，所以现场仪表和齐纳安全栅一起由防爆检测机构进行系统防爆取证，（术语：联合取证安全栅是本质安全防爆系统的一种关联设备，它的设计制造都严格按照国家有关法规和标准，并要经国家的防爆检测机构防爆鉴定取证后才能生产使用。）根据防爆检测机构给出的zui大电缆参数值 Cc、Lc的大小，计算出电缆长度、型号、满足传送距离的要求。