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关于安全栅的几个热门问题

2020/10/30 16:31:21 分类:过程控制 
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工业生产工作环境会存在一些易燃材料,如原油和一些原油的衍生物,酒精,天然气,粉末等,这些物品的泄漏或是使用不正当都会造成爆炸环境,为工厂和个人的安全,必须要确保工作环境不会引起爆炸。其中,作为本质安全防爆过程控制系统中的一个关键接口单元-安全栅,起到了非常重要的作用。

关于安全栅选型要素、安全栅继电器输出和晶体管输出、温度安全栅精度换算、安全栅独立供电/回路供电/输出回路供电、安全栅使用注意事项等几个热门问题小编整理出来,希望能帮助大家对安全栅的理解和选型。

安全栅
安全栅的五个选型要素

安全栅电气参数需匹配现场仪表/控制室仪表/电源的接口信号,基本上我们可以通过危险侧信号、安全侧信号、电源、通道数、安装方式这五个素完成基础选型:
安全栅的五个选型要素

开关量输入安全栅,选晶体管/电平输出还是继电器输出?

开关频率在10Hz以下的信号一般选继电器输出。典型的现场仪表包括:阀位开关、液位、物位开关、流量计低速单位脉冲(每立方一个脉冲)等;继电器输出的好处是无极性,可驱动电流大(最大2A),安全栅为继电器输出的缺点是只适合于低速,不适合高速。

开关频率在10Hz-50KHz的信号一般选晶体管/电平输出。典型的现场仪表包括:转速开关、编码器、流量计高速瞬时量脉冲等;晶体管、电平输出的优点是适合于高速信号,无机械寿命限制。安全栅为晶体管/电平输出的缺点是有极性,可驱动电流小(小于40mA)。


温度量输入安全栅转换精度怎么算?

举例:热电阻RTD输入,量程范围为0-100℃,量程相对误差=(100℃-0℃)×0.1%=0.1℃<0.2℃,因此转换精度选量程绝对误差0.2℃。

如何区别模拟量输入安全栅独立供电、回路供电、输出回路供电?

独立供电和回路供电一般指安全栅模块的电源供电方式;输出回路供电通常指信号回路是无源,需要外部供电。
独立供电是指安全栅需要单独24V电源供电;回路供电是指无需给安全栅单独供电,电源和信号在同一个回路里。

需要注意的是:

1、回路供电输出精度会低于独立供电;
2、注意这个公式Uo=Ue-0.02×RL-Ud,要求Uo≥现场变送器最低工作电压;
例如:安全栅的安全侧供电电压Ue=24V,现场二线制变送器负载电阻为300欧姆,安全栅的电压跌落Ud=6V,那么Uo=24-0.02×300-6=12V。如果这个二线制变送器最低工作电压为15V,则配电不够,变送器无法正常工作。

此时,可通过以下方法解决问题:

◆减小Ud,选择电压跌落较小的安全栅;
减小RL,选择负载电阻较小的变送器;
选择工作电压范围更广的变送器,使其在12V也能正常工作;
增大Ue,即增大安全栅的供电电压(安全栅最大工作电压35V)。


◆以昌晖仪表生产的安全栅为例:

为二进二出/模拟量输出隔离式安全栅(回路供电)
输出回路供电:输出部分是“回路供电”的,即输出为无源信号,需要PLC/DCS提供电源。

◆以昌晖仪表生产的安全栅为例:

为一进一出/模拟量输入隔离式安全栅(输出回路供电)

补充说明:

同昌晖常规安全栅输出的是有源信号,适配PLC/DCS的IO端口不提供电源的情况。如PLC/DCS的IO端口提供电源,需要安全栅输出无源4-20mA信号。

如何区别有源信号和无源信号?

首先要了解以下基础概念:电流源(四线制变送器的输出通常是电流源信号),三线制变送器,二线制变送器。
1、电流型变送器将物理量转换成标准4~20mA电流输出,必然要有外电源为其供电:
2、四线制变送器:最典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线,总共要接4根线,称之为四线制变送器。通常4线制变送器的输出是电流源
3、三线制变送器:电流输出可以与电源公用一根地线,可节省一根线,称之为三线制变送器。
4、二线制变送器:4-20mA变送器两线制的居多,4-20mA电流本身就可以为变送器供电。变送器在电路中相当于一个特殊的负载,两线制即电源、负载串联在一起,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。变送器的耗电电流在4-20mA之间根据传感器输出而变化。

这里推荐大家看看《无源信号、有源信号、无源接点和有源接点的区别》这篇文章。

◆以昌晖安全栅为例:(一进一出/模拟量输入隔离式安全栅)
先来分清不同线制里的4-20mA信号采集回路和配电回路
二线制变送器:信号采集回路和配电回路共用一个回路();
三线制变送器:配电回路(),信号采集回路();
电流源(四线制变送器):信号采集回路();电源由其他电源设备提供;

扩展知识

◆有源信号,无源信号的定义(关注的永远是信号采集回路是否需要外部供电)。
有源信号:在4-20mA信号回路中,信号发生端自身具有电压驱动,无需其他电源设备给回路供电,则该4-20mA为有源信号。一般情况下,四线制变送器,三线制变送器为有源输出。
无源信号:在4-20mA信号采集回路中,信号发生端自身不具有电压驱动,需要其他电源设备给回路供电,则该4-20mA为无源信号。二线制变送器为无源输出。

现场判断是否需要供电的方法:断开信号采集回路,在现场设备(变送器)端两线上接电压表,如果有电压,则输出的是有源信号,信号采集设备无需供电。如果没有电压,则输出的是无源信号,需要信号采集设备供电。


使用安全栅的三个注意事项

1、安全栅安装在安全区域;
2、安全栅只能与本安仪表(含简单设备)相连构成本安系统,不能与其他防爆型式连接构成本安防爆系统;
3、安全栅不能与非本安仪表连接而达到提高该仪表防爆等级的目的。
 
《关于安全栅的几个热门问题》为安全栅专业技术人员编写,信息如有错误欢迎指正。

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