重慶安全柵是保證過程控制系統(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)傳輸作用,另一方面它還用于限制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量。
目前使用的安全柵主要有電阻式、齊納式、中繼放大式和隔離式。
電阻式安全柵:
電阻式安全柵是利用電阻的限流作用,在出現(xiàn)事故時(shí),把流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量限制在臨界值一下來達(dá)到防爆的目的。
在實(shí)際使用時(shí),還要考慮控制器的最大允許負(fù)載,由于負(fù)載的限制,控制器輸出端的一個(gè)300歐姆限流電阻上并聯(lián)兩只二極管,正常輸出時(shí)電流從二極管通過;故障時(shí),當(dāng)控制器輸出高電位時(shí)二極管不導(dǎo)通,300歐姆電阻起限流作用達(dá)到防爆目的。圖中250歐姆為轉(zhuǎn)換電阻,將4-20mA的輸入電流轉(zhuǎn)換成1-5V的電壓信號(hào)。
電阻式安全柵的特點(diǎn):精確、可靠、小型、便宜,但防爆額定電壓低,使用范圍小。
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性能而工作的。
1、當(dāng)電源正常時(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,即V0≤V1〈VAr時(shí),齊納二極管被擊穿,使過流F1的電流增加。當(dāng)這一電流增加到大于125mA時(shí),快速熔斷絲F1首先被熔斷(熔斷時(shí)間為µs級(jí)),立即把可能造成事故的高壓與現(xiàn)場(chǎng)隔斷。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Ar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F2的電流迅速增加,當(dāng)增加到1A的時(shí)候,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的限流和兩只齊納二極管的穩(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、可靠性強(qiáng)、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。但是作為這種安全柵的關(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。