安全柵的工作原理
2011-02-28安全柵是保證過(guò)程控制系統(tǒng)具有安全火花防爆性能的關(guān)鍵儀表，它必須安裝在控制室內(nèi)，作為控制室儀表及裝置與現(xiàn)場(chǎng)儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它一方面起信號(hào)傳輸?shù)淖饔茫涣硪环矫嫠€用于限制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量。
目前使用的安全柵主要油電阻式，齊納式，中繼放大式和隔離式四種，應(yīng)用比較普遍的有齊納式和隔離式安全柵。
齊納式安全柵
齊納式安全柵是基于齊納二極管的反向擊穿(導(dǎo)通)性能二工作的.
(1)當(dāng)電壓正常時(shí)，電壓額定值為24V最大為28V，齊納二極管VDW1,VDW2截止，回路電流由變送器決定，在4～20mA范圍內(nèi)，此時(shí)若現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生短路事故，由于R的存在，把短路電流限制在安全額定電流以下，確保安全。
(2)當(dāng)柵端電壓V1高于安全額定電壓V0而低于放電管的放電電壓Var,既V0≤V1≤Var時(shí)，齊納二極管被擊穿(導(dǎo)通)，使流過(guò)F1的電流增加，當(dāng)這電流增加到大于125mA時(shí)，快速熔斷絲F1首先被熔斷(時(shí)間為μs),立即把可能造成事故的高壓與現(xiàn)場(chǎng)隔離斷。在F1熔斷之前VDW1,VDW2的穩(wěn)壓作用仍可保證危險(xiǎn)場(chǎng)所的安全。
(3)當(dāng)V1≥Var時(shí)，放電管立即放電，將端電壓降到極低的數(shù)值(10～20V以下)，此時(shí)，流過(guò)F2的電流迅速增加，當(dāng)增加到1A時(shí)，F(xiàn)2被熔斷，切斷危險(xiǎn)高壓，保障生產(chǎn)安全。
在一般情況下，由于R的限流和齊納管的穩(wěn)壓作用，危險(xiǎn)側(cè)的電流，電壓波動(dòng)就被限制住了，并不需要F1,F2經(jīng)常熔斷。
齊納式安全柵體積小，重量輕，精度高，通用性大，價(jià)格也比隔離式安全柵便宜而且防爆定額可以做的很高，但是安全柵的關(guān)鍵元件——快速熔斷絲，它的制造十分困難，工藝和材料的要求都很高，快速熔斷絲的熔斷速度應(yīng)比齊納管可能被燒斷的速度快10倍。
齊納式安全柵需要有單獨(dú)的本安接地系統(tǒng)
隔離式安全柵
采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格略高，但它其它方面的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益：
1.由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。
2.對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。
3.由于信號(hào)線路無(wú)需共地，使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
4.隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號(hào)，這是齊納式安全柵所無(wú)法做到的。
5.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào)，以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號(hào)不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。
因此，對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用.
