安全栅的工作原理
齐纳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。 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—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。
什么 是安全栅
安全栅一般的定义是：安全栅是在本安防爆系统中，通过一些电路的组合，可以对系统本安部分进行能量限制的部件。 但实际上，随着工业技术的发展，安全栅已经由原来的简单的限能作用扩展出很多新的功能。比如说热电阻输入型安全栅可以涵盖温度变送功能，可以将现场的热电阻，热电偶信号转换成标准的4-20mA信号或者0-10V信号供控制室设备采样；再比如说通信类安全栅，可以将485信号转成232信号，或者将232信号转成422信号；还有些智能型安全栅可以设定限值，对现场量进行监控，超限时可以报警输出。除了功能转换，参量监测等功能外，有些安全栅也组合了对其他恶劣工况的防护，比如说有些安全栅增加了防雷功能，成为防雷抗浪涌安全栅；有些安全栅当故障发生时动作，起到保护作用，当故障消失后，安全栅又能回复至正常状态（传统安全栅在起保护作用的同时自身发生不可逆转的损坏）成为自恢复安全栅。因此安全栅从功能上来说，已经远远超出了限能的范畴。 另外，安全栅对现场电路的保护也不仅仅体现在限能作用上，比如说隔离式安全栅，可以将本安侧的电路与非本安侧的电路保持在高阻态的状态下，通过电路的磁电隔离或者光电隔离来阻断来自非本安侧故障情况下串入的高能量，同时也提高了系统的兼容性及抗干扰能力。 因此，我们认为安全栅更准确的定义应该为:安装于安全区域，串联于本安设备与非本安设备之间，以隔离电路或限能电路为核心电路，在一定条件下，可以将非本安侧传输入至本安侧的能量控制在一定范围内的端口部件称为安全栅。"一定条件下"是指，防爆标准规定的故障时非本安侧输入电压低于最高输入电压（一般为250V）及本安侧电容值，电感值小于允许电容，允许电感。