安全栅

　　safety grid  是安全火花型防爆仪表系统中设计的一种电路。它在仪表总体设计上采用12～24VDC供电，低电平4～20mADC输出。在危险场所与非危险场所(控制室)之间设置安全栅，可阻止高能量传输到危险现场。同时，对现场安装仪表的贮能元件(电感、电容)的贮存能量进行限制。图12一11为安全火花防爆型仪表系统框图。

图12—11  安全火花防爆型仪表系统框图

　　根据构成原理安全栅可分为以下5种。

　　(1)电阻式安全栅(图12—12)  利用电阻限流作用，对传导至危险场所的能量进行限制，达到安全火花防爆的目的。这种安全栅结构简单、可靠，但防爆等级较低。对不同的变送器，限流电阻R_L要作不同的设计。

图12—12  电阻式安全栅

　　(2)齐纳型安全栅(图12—13)  在安全火花回路和非安全火花回路之间并接了齐纳二极管，以限制加在安全火花回路上的电压。齐纳二极管在安全栅正常工作时不起作用，电阻，民限制了进入安全火花回路的电流。当电压过高时，齐纳二极管击穿导通使电压下降，但不影响通往危险现场的电流信号。保险丝F是为保护齐纳二极管，使其在烧毁前先行熔断，因此它对保险丝的快速熔断性能要求严格。

图12—13  齐纳型安全栅

　　(3)中继放大器型安全栅(图12—14)  这种形式的安全栅是利用放大器A的高输入阻抗性能，实现安全火花回路与非安全火花回路之间的隔离。这种安全栅对信号传输精度有一定的影响，电路的输入与输出之间没有电气隔离。

图12—14  中继放大器型安全栅

　　(4)变压器隔离型安全栅  应用隔离变压器的电气隔离作用，使安全火花回路和非安全火花回路之间隔离，通过变压器的磁耦合和变化关系来防止高电平直流电压进入危险场所。磁耦合只能在交流电路中进行，这就必须在电流信号进入隔离变压器之前将直流信号变成交流信号，通过变压器后再把交流信号转换成直流信号。

　　隔离变压式安全栅也带有齐纳稳压管、限流电阻等组成的电流—电压限止电路，通常分检测端安全栅(图12—15)和操作端安全栅(图12—16)。

图12—15  检测端安全栅

图12—16  操作端安全栅

　　(5)光电隔离型安全栅(图12—17)  供电电路带有电压、电流限制回路。二线制传输变送器信号电流被转换成1～5kHz的频率信号，此频率信号通过光电耦合器检出，再转换成直流电流信号。

图12—17  光电隔离型安全栅

　　光电耦合器是一种具有很高隔离电压(一般可达5kV)但能量很小的新颖电子器件。光电传输过程中无任何电磁联系，是一种理想的、具有良好重复性、线性度及低漂移性能的隔离安全栅。

　　　　　　　　　　——摘自《安全工程大辞典》（化学工业出版社，1995年11月出版）