德国图尔克TURCK安全栅（safety barrier），接在本质安全电路和非本质安全电路之间。将供给本质安全电路的电压电流限制在一定安全范围内的装置。应用优点① 隔离式安全栅与齐纳式安全栅相比，虽然价格要高一些，但是它许多优点和特点还是给用户带来许多方便，使越来越多用户偏向的选择隔离式安全栅。②使用隔离式安全栅，可以将危险区的现场回路信号和安全区回路信号有效隔离。这样本安自控系统不需要本安接地系统，简化了本安防爆系统应用时的施工。③ 使用隔离式安全栅，大大增强了检测和控制回路的抗干扰能力，提高系统可靠性。④使用隔离式安全栅，允许现场仪表接地，允许现场仪表为非隔离型的。⑤ 隔离式安全栅有许多保护功能电路，意外损坏的可能性较小，允许现场仪表带电检修，这样可缩短工程开车准备时间和减少停车时间。⑥隔离式安全栅有较强的信号处理能力。如开关量输入状态控制、mV、Pt100变为4～20mA等等。这样给现场仪表和控制系统的应用提供了更大的方便、合理和有效。⑦ 当用户同时应用DCS和ESD时，选用一进二出的德国图尔克TURCK安全栅，可以有效地将两个系统隔离开来，避免系统之间互相影响。⑧回路供电隔离式安全栅既保持有源隔离式安全栅的优点，又有齐纳式安全栅一样的接线方便，不需要另外24V电源供电，特别适合配I/O卡直接供电的DCS系统。工作原理齐纳德国图尔克TURCK安全栅原理示意图如右图二，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，并且该齐纳式德国图尔克TURCK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。隔离式安全栅德国图尔克TURCK安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能量进入危险场所，及限制送往危险场所的电压和电流。齐纳管Z用于限制电压。当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通，使齐纳管两端的电压始终保持在安全限压值以下。电阻R用于限制电流。当电压被限制后，适当选择电阻值，可将回路电流限制在安全限流值以下。与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外，还带有电流隔离的功能。隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成，基本功能电路如图2所示。回路限能单元为安全栅的核心部分。此外，辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。信号处理单元则根据德国图尔克TURCK安全栅的功能要求进行信号处理。工业现场一般需要采用两线制传输方式的配电器，既要为诸如压力变送器等一次仪表提供24V 配电电源，同时又要对输入的电流信号进行采集、放大、运算、和进行抗干扰处理后，再输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。但一些特殊的工业现场不但需要两线制传输，既提供配电电源又有信号隔离功能，同时还需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止电源高压与信号之间的混触，利用电流、电压双重化限制回路，把进入危险场所的能量限制在安全定额以下的具有特殊功能的配电器—德国图尔克TURCK安全栅。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；操作端安全栅与电气转换器或电气阀门配套使用。也有信号输入等类型隔离式安全栅。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。检测端隔离式安全栅的原理是：模块电路将通过本安能量限制电路输入的电流或电压信号转变为0.2-1VDC后，送入模块内进行采集、放大、运算和进行抗干扰处理后，再经变压器调制成输出隔离的电流和电压信号，供后面的二次仪表或其它仪表使用。模块还需输出一个隔离的18.5∽28.5VDC电压，通过本安能量限制电路做为供给两线制变送器的工作电压。本安能量限制电路能限制大电流或高电压的危险信号窜入危险现场。操作端隔离式安全栅的原理是：将调节器或操作器输出的4-20mA DC信号隔离后再输出4-20mA DC 的信号，通过本安能量限制电路供给电气转换器或现场的电气阀门定位器使用。如何选用德国图尔克TURCK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。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情况，选择已与其联合的安全栅，一经联合，现场仪表与德国图尔克TURCK安全栅便固定组合构成本安系统。实践中，这种方式对德国图尔克TURCK安全栅和现场仪表的选择有很大的局限性。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”可知德国图尔克TURCK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，当使用齐纳德国图尔克TURCK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德国图尔克TURCK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德国图尔克TURCK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，当使用齐纳德国图尔克TURCK安全栅则不能选用有功耗的齐纳德国图尔克TURCK安全栅，一旦卡件供电电路限流值小于齐纳德国图尔克TURCK安全栅的工作电流时，则会造成齐纳德国图尔克TURCK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德国图尔克TURCK安全栅一起由防爆检测机构进行系统防爆，(术语：联合德国图尔克TURCK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。
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