TECHNICAL GUIDE
概述
(隔离栅)是本质安全防爆系统中"安放在安全区、连接危险区本安设备与安全区控制系统"的接口仪表,核心职能是三件事:限能——把送往危险区的电能(电压 / 电流 / 功率)限制在点火能量以下;隔离——在危险区与安全区之间提供可靠的电气隔离;传输——双向传递信号(4-20mA / 开关量 / 热电偶 / 热电阻 /HART)并可同时完成信号制转换。它与齐纳式安全栅构成安全栅的两大技术路线:齐纳栅靠限压限流元件 +精密接地系统实现限能,隔离栅靠隔离变压器 + 独立限能回路实现,无需齐纳栅那样的等电位接地系统,且天生具备信号隔离与转换能力。在本系列回路接口家族中,隔离栅是危险区本安回路的"能量闸门与信号桥梁",与信号隔离器(非防爆场合)、配电器(两线制变送器馈电)构成接口仪表的完整谱系,广泛用于石化、化工、油气储运等爆炸危险场所的 DCS / PLC 回路配套。
1.1 隔离栅与齐纳栅、信号隔离器的对比
1.2 发展简史
1960~1970 年代 齐纳栅时代1980~1990 年代 隔离栅出现
- 01
2000年代 2010年代至今智能化与认证深化
- 02
薄型化与功能集成 认证(部分型号达SIL2/SIL3);在线回路诊断(断线/短路/
| 项目 | 说明 | ||
|---|---|---|---|
| 产品定位 | 本安防爆系统限能隔离接口:安装在安全区(控制室 / 现场安全侧),一侧接危险区本安设备(变送器 / 阀门定位器 / 热电偶 / 开关),另一侧接安全区控制系统(DCS / PLC / 记录仪);职能 = 限能(Uo / Io / Po 三参数约束)+ 电气隔离 + 信号双向传输与制式转换;导轨安装(35mm DIN),是本安回路配套量最大的接口仪表 | ||
| 核心价值 | 危险区点火能量约束(认证限能参数,故障态也不输出危险能量);免等电位接地系统(齐纳栅 最重的工程负担);信号隔离(地环路 / 共模干扰 / 设备间电位差一并解决);信号制转换(危险区热电偶进安全区变 4-20mA、开关量进变模拟量等);HART 透传(智能变送器远程组态经栅直达) | ||
| 输入(危险侧) | 模拟量:4-20mA / 0-10mA(二线制变送器,栅向其馈电);热电偶:K / E / J / T / S 等分度(毫伏小信号);热电阻:Pt100 三线制;开关量:干接点 / 接近开关 / 本安型数字输入(NAMUR);电位器 / 应变桥等特殊信号 | ||
| 输出(安全侧) | 模拟量:4-20mA / 0-10mA / 0-5V / 1-5V(有源或无源);开关量:继电器触点 / 晶体管 / 电平信号(可带反相与故障动作);中继器 / 驱动器形态;HART 信号双向透传(可选) | ||
| 市场格局 | 国际厂商(PEPPERL+FUCHS、MTL、TURCK、R. STAHL 等)与国产厂商(含各 DCS 配套厂)双轨供货;单通道 400~1500 元(国产)至 1500~3500 元(进口);石化化工大项目按回路数百通道批量配套 | ||
| 对比维度 | 隔离式安全栅(本篇) | 齐纳式安全栅 | 信号隔离器 |
| 防爆职能 | 限能 + 隔离(本安认证) | 限能(本安认证) | 无(非防爆产品) |
| 限能原理 | 隔离电源 + 独立限压限流回路 | 齐纳二极管钳位 + 限流电阻 | — |
| 接地要求 | 无需等电位接地系统 | 必须精密接地(≤1Ω 级等电位系统) | 无需 |
| 信号处理 | 隔离 + 转换 + 馈电一体 | 仅传输不隔离(共地) | 隔离 + 转换(无防爆认证) |
| 供电 | 24VDC 导轨配电,驱动危险 区二线制仪表 | 回路自供电(串在信号回 路) | 24VDC 导轨配电 |
| 单通道价格 | 400~3500 元 | 200~800 元 | 200~600 元 |
|---|---|---|---|
| 典型场合 | 石化化工 DCS / PLC 本安回路 | 接地条件好的改造项目 | 非爆炸危险场所地环路治 理 |
| 时期 | 阶段 | 技术特征 | |
| 1960~1970 年代 | 齐纳栅时代 | 本安防爆起步:齐纳二极管限压 + 电阻限流;依赖现场到控制室的等 电位接地系统;无隔离能力,共地干扰问题突出 | |
| 1980~1990 年代 | 隔离栅出现 | 变压器隔离 + 独立限能回路摆脱接地依赖;早期体积大、单通道成本 高;石化大项目开始整柜配套 | |
| 2000 年代 | 薄型化与功能集成 | 导轨式薄型模块(12.5~20mm 厚);一进二出 / 信号转换 / 中继器等形态齐全;HART 透传进入标配序列 | |
| 2010 年代至今 | 智能化与认证深化 | 总线型可组态隔离栅(软件切换量程与信号制);SIL 认证(部分型号达 SIL2 / SIL3);在线回路诊断(断线 / 短路 / 超量程状态上报);与 DCS 系统厂商预认证配套目录对接 |