什么是安全栅？它都有哪些种类和应用？

关键词| 安全栅 原理 应用

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导读

近年来，随着我国炼油化工一体化进程的推进，炼油化工厂和化工厂越来越多。由于石油及其相关产品大多易燃易爆，必须采用安全有利的防爆方法，确保安全。安全栅作为连接本安电气设备与非本安电气设备的电气设备，能有效提高石化企业生产过程中的安全性。

仪表安全原理和基本安全技术

仪表安全原理

Instrument Safety Principle

当易爆物质、氧气和引爆源同时出现时，就会引起爆炸。如果能消除爆炸形成的任何条件，就能保证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引爆源是目前常用的安全原理。控制爆炸范围也被列为仪表行业常用的安全原则。安全栅可限制现场仪表的电能，使其无法产生可引爆的火花和仪表面温度。本质安全技术可以消除隐患，确保现场安全。

危险区域的危险分类、分类和分组

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爆炸性气体分类见下表。

危险气体场所分为三个不同的区域，见下表。

爆炸性气体的温度组见下表。

安全栅的功能和类型

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控制室设备与危险区域安全设备之间，传输信号或能量。安全栅采用电路限流限压，限制安全区域向危险区域设备传递能量。

危险场所的安装设备可以在这种能量下正常工作，但这种能量不足以点燃爆炸环境。即使安装设备本身出现故障，也不会产生任何足以点燃的电火花或加热表面。因此，无论是安全场所的控制室设备还是危险场所的安装设备，只要安全栅的限流限压电路正常工作，整个系统都将处于安全状态，不会发生爆炸。

安全栅分为齐纳安全栅和隔离安全栅。

齐纳安全栅是较早出现的安全栅。其核心部件为齐纳二极管、限流电阻和快速熔丝，原理图如下图所示。

齐纳安全栅原理图

齐纳管电流简单，现场使用时容易出现系统电源波动和干扰，造成设备损坏，实际应用较少。

隔离安全栅不仅可以限制压力和流量，还可以隔离电流。隔离室安全栅主要由限能单元、信号、电源隔离单元和信号处理单元组成，基本功能电路如下图所示。

隔离安全栅原理图

与齐纳安全栅相比，隔离安全栅在性能上远优于齐纳安全栅：

①采用三方隔离方式，无需使用隔离仪器；

②降低危险区域的仪表要求，现场无隔离仪表；

③稳定性和抗干扰能力大大提高，大大提高了整个系统的可靠性；

④具有较强的信号处理能力，可接受和处理热电偶、热电阻、频率等多种信号；

⑤为同一信号源的两个设备提供两个相互隔离的信号，两个设备信号无干扰，提高了连接设备之间的电气安全绝缘性能。

安全栅在仪表中的应用

在石化生产过程中，需要使用现场仪器监测压力、温度、流量、液位等方面，确保生产能够正常顺利进行。安全栅作为仪表控制系统的安全支架，需要接收和处理危险区域的信号，并将安全信号发送到安全区域或危险区域。虽然现场仪表信号类型不同，但总体上可分为输入安全栅和输出安全栅两种。输入安全栅主要按标准4~20mA信号/1~5V设计信号、热电阻、热电偶信号、开关量信号、通信信号、交流信号等非标准信号；输出安全栅主要基于标准 4~20mA信号/1~5V设计了几种类型的信号，如信号、开关量输出信号、通信信号等。

在生产设计中，模拟量输入安全栅和模拟量输出安全栅被大多数设计师接受并应用于中。模拟输入安全栅通常与2线系统、3线系统变送器或4~20mA模拟量输出安全栅通常与调节阀相结合。隔离安全栅的应用大大提高了仪表系统的稳定性。它向现场仪表阀门提供适当的功率，并向仪表阀门输出4~20mA DC隔离转换成电流信号DC电流信号或DC输出电压信号后，提供给仪表阀。

石化生产技术应用中安全栅的重点

目前，本安全系统已被用作各个领域的设计标准。在生产中，安全栅的选择应满足现场需求，并在使用过程中注意以下问题，以达到预期的效果。

01

关于防爆

安全栅需要满足现场所需的防爆等级要求，确保电缆和现场设备的储能，以确保电缆和现场设备的久性和耐久性。

02

关于接地

安装齐纳安全栅时，需要一个非常可靠的接地系统，其接地电阻必须小于1欧姆。

03

关于仪表

根据现场仪表信号类型选择合适的安全栅。

04

关于电缆

本安系统设备需要使用本安电缆，敷设时本安电缆应与非本安电缆分开敷设。并做标志。

来源：化工活动家

编辑：安康

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