我司在德國、美國都有自己的公司，專業(yè)從事進(jìn)口貿(mào)易行業(yè)，所以我司的技術(shù)人員為都會輪流到國外廠家學(xué)習(xí)技術(shù)。

    新的一周，也是五月的最后兩天，我司依舊為大家德國IFM易福門安全柵的注解

IFM安全柵，接在本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間。將供給本質(zhì)安全電路的電壓電流限制在一定安全范圍內(nèi)的裝置。

IFM安全柵又稱安全限能器，是本安系統(tǒng)中的重要組成部分。

IFM安全柵主要有齊納式IFM安全柵和隔離式IFM安全柵兩大類。

齊納式IFM安全柵的核心元件為齊納二極管，限流電阻及快速熔斷絲。

隔離式IFM安全柵不但有限能的功能，還有隔離功能，它主要由回路限能單元，信號和電源隔離單元、信號處理單元組成。

IFM安全柵的主要功能為限流限壓，保證現(xiàn)場儀表可得到的能量在安全范圍內(nèi)。

IFM安全柵又稱安全保持器。本安回路的安全接口，它能在安全區(qū)（本質(zhì)安全）和危險區(qū)（非本質(zhì)安全）之間雙向傳遞電信號，并可限制因故障引起的危險區(qū)向安全區(qū)的能量轉(zhuǎn)遞。一般IFM安全柵有齊納式和隔離式。

本安型IFM安全柵應(yīng)用在本安防爆系統(tǒng)的設(shè)計中，它是安裝于安全場所并含有本安電路和非本安電路的裝置，電路中通過限流和限壓電路限制了送往現(xiàn)場本安回路的能量，從而防止非本安電路的危險能量串入本安電路，它在本安防爆系統(tǒng)中稱為關(guān)聯(lián)設(shè)備，是本安系統(tǒng)的重要組成部分。

本安防爆系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)備，是指安裝在安全場所，本安電氣設(shè)備與非本安電氣設(shè)備之間的相連的電氣設(shè)備。

由于IFM安全柵被設(shè)計為介于現(xiàn)場設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個限制能量的接口，因此無論控制室設(shè)備處于正?；蚬收蠣顟B(tài)，IFM安全柵都能確保通過它傳送給現(xiàn)場設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。

中國國家儀器儀表防爆安全監(jiān)督站是中華人民共和國地區(qū)監(jiān)督生產(chǎn)安全防爆產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)，對本安型IFM安全柵產(chǎn)品有著嚴(yán)格、科學(xué)、詳細(xì)的規(guī)定，只有通過該監(jiān)督站認(rèn)證的企業(yè)及其所開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品才具備符合標(biāo)準(zhǔn)的安全性能，否則可能會給使用方的設(shè)備、人員和生產(chǎn)造成無可估量的損害。

齊納式IFM安全柵

電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險區(qū)的能量。

1． 安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，顯然這樣的要求是十分的苛刻并在實際工程應(yīng)用中難以保證。

3． 齊納式IFM安全柵對電源影響較大，同時也易因電源的波動而造成齊納式IFM安全柵的損壞。

4．由于齊納式IFM安全柵的電路原理需要吸收輸入回路的能量，所以易造成輸出不穩(wěn)定。

隔離式IFM安全柵

采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點卻為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益：

1．由于采用了三方隔離方式，因此無需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計及現(xiàn)場施工帶來極大方便。

2．對危險區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場無需采用隔離式的儀表。

3．由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。

4．隔離式IFM安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號，這是齊納式IFM安全柵所無法做到的。

5．隔離式IFM安全柵可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給使用同一信號源的兩臺設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號不互相干擾，同時提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。

因此，對比齊納式和隔離式IFM安全柵的特點和性能后可以看出，隔離式IFM安全柵有著突出的優(yōu)點和更為廣泛用途，雖然其價格略高于齊納式IFM安全柵，但從設(shè)計、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式IFM安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場幾乎無一例外地采用了隔離式IFM安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式IFM安全柵已逐漸取代了齊納式IFM安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用.

本安設(shè)備標(biāo)志定義

其中：EX —防爆標(biāo)志

（ia）—防爆等級

ⅡC —氣體組別

本公司產(chǎn)品防爆級別：EX（ia）ⅡC

① 隔離式IFM安全柵與齊納式IFM安全柵相比，雖然價格要高一些，但是它許多優(yōu)點和特點還是給用戶帶來許多方便，使越來越多用戶偏向的選擇隔離式IFM安全柵。

②使用隔離式IFM安全柵，可以將危險區(qū)的現(xiàn)場回路信號和安全區(qū)回路信號有效隔離。這樣本安自控系統(tǒng)不需要本安接地系統(tǒng)，簡化了本安防爆系統(tǒng)應(yīng)用時的施工。

③ 使用隔離式IFM安全柵，大大增強(qiáng)了檢測和控制回路的抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性。

④使用隔離式IFM安全柵，允許現(xiàn)場儀表接地，允許現(xiàn)場儀表為非隔離型的。

⑤ 隔離式IFM安全柵有許多保護(hù)功能電路，意外損壞的可能性較小，允許現(xiàn)場儀表帶電檢修，這樣可縮短工程開車準(zhǔn)備時間和減少停車時間。

⑥隔離式IFM安全柵有較強(qiáng)的信號處理能力。如開關(guān)量輸入狀態(tài)控制、mV、Pt100變?yōu)?～20mA等等。這樣給現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了更大的方便、合理和有效。

⑦ 當(dāng)用戶同時應(yīng)用DCS和ESD時，選用一進(jìn)二出的IFM安全柵，可以有效地將兩個系統(tǒng)隔離開來，避免系統(tǒng)之間互相影響。

⑧回路供電隔離式IFM安全柵既保持有源隔離式IFM安全柵的優(yōu)點，又有齊納式IFM安全柵一樣的接線方便，不需要另外24V電源供電，特別適合配I/O卡直接供電的DCS系統(tǒng)。

齊納式IFM安全柵

齊納IFM安全柵的原理簡單、電路實現(xiàn)容易，價格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍，其原因如下：

1．安裝位置必須有非?？煽康慕拥叵到y(tǒng)，并且該齊納式IFM安全柵的接地電阻必須小于1Ω，否則便失去防爆安全保護(hù)性能，顯然這樣的要求是十分苛刻并在實際工程應(yīng)用中難以保證。

2．要求來自危險區(qū)的現(xiàn)場儀表必須是隔離型，否則通過齊納式IFM安全柵的接地端子與大地相接后信號無法正確傳送，并且由于信號接地，直接降低信號抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3．齊納式IFM安全柵對電源影響較大，同時也易因電源的波動而造成齊納式IFM安全柵的損壞。

隔離式IFM安全柵

IFM安全柵的主要功能就是限制安全場所的危險能量進(jìn)入危險場所，及限制送往危險場所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。

與齊納IFM安全柵相比，隔離式IFM安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號處理單元三部分組成，基本功能電路如圖2所示?；芈废弈軉卧獮镮FM安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動現(xiàn)場儀表的回路供電電路和用于儀表信號采集的檢測電路。信號處理單元則根據(jù)IFM安全柵的功能要求進(jìn)行信號處理。

工業(yè)現(xiàn)場一般需要采用兩線制傳輸方式的配電器，既要為諸如壓力變送器等一次儀表提供24V 配電電源，同時又要對輸入的電流信號進(jìn)行采集、放大、運算、和進(jìn)行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。但一些特殊的工業(yè)現(xiàn)場不但需要兩線制傳輸，既提供配電電源又有信號隔離功能，同時還需要具有安全火花型防爆的性能，可靠地防止電源高壓與信號之間的混觸，利用電流、電壓雙重化限制回路，把進(jìn)入危險場所的能量限制在安全定額以下的具有特殊功能的配電器—IFM安全柵。

隔離式IFM安全柵，基本有檢測端IFM安全柵和操作端IFM安全柵兩種類型。檢測端IFM安全柵與兩線制變送器配套使用；操作端IFM安全柵與電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門配套使用。也有信號輸入等類型隔離式IFM安全柵。

由于隔離式IFM安全柵采用了限壓、限流、隔離等措施，不僅能防止危險能量從本安端子進(jìn)入危險現(xiàn)場，提高系統(tǒng)的本安防爆性能，而且還增加了系統(tǒng)的抗干擾能力，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。 24VDC 電源經(jīng)DC-AC-DC變換后，輸出模塊電路所需要的多種電壓。

檢測端隔離式IFM安全柵的原理是：模塊電路將通過本安能量限制電路輸入的電流或電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)?.2-1VDC后，送入模塊內(nèi)進(jìn)行采集、放大、運算和進(jìn)行抗干擾處理后，再經(jīng)變壓器調(diào)制成輸出隔離的電流和電壓信號，供后面的二次儀表或其它儀表使用。模塊還需輸出一個隔離的18.5∽28.5VDC電壓，通過本安能量限制電路做為供給兩線制變送器的工作電壓。本安能量限制電路能限制大電流或高電壓的危險信號竄入危險現(xiàn)場。

操作端隔離式IFM安全柵的原理是：將調(diào)節(jié)器或操作器輸出的4-20mA DC信號隔離后再輸出4-20mA DC 的信號，通過本安能量限制電路供給電氣轉(zhuǎn)換器或現(xiàn)場的電氣閥門定位器使用。

IFM安全柵是介于現(xiàn)場設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個限能電路，用來把控制室供給現(xiàn)場儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆危險氣體的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆危險氣體的儀表表面溫度，從而消除了引爆源。在選擇IFM安全柵時必須考慮其型號與現(xiàn)場儀表類型相適應(yīng)，還須考慮IFM安全柵與本質(zhì)安全儀表要求相兼容及形成的本安系統(tǒng)中阻抗匹配的問題。我國采用“回路認(rèn)證"這種方式認(rèn)證本安系統(tǒng)，即根據(jù)危險環(huán)境使用儀表的聯(lián)合取證情況，選擇已與其聯(lián)合取證的IFM安全柵，一經(jīng)聯(lián)合取證，現(xiàn)場儀表與IFM安全柵便固定組合構(gòu)成本安系統(tǒng)。實踐中，這種方式對IFM安全柵和現(xiàn)場儀表的選擇有很大的局限性。廣泛采用是進(jìn)年來逐漸形成的一種本質(zhì)安全認(rèn)證技術(shù)，即“參量認(rèn)證"。按照“參量認(rèn)證"方式認(rèn)證的本安設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備需要一組安全參數(shù)，包括：

Vmax― 在正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的最高電壓。

Imax ―在正常工作或故障條件下，能接受并保持其本安性能的最高電流。

Ci―本安現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電容。

Li―本安現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電感。

Pmaxo ―關(guān)聯(lián)設(shè)備允許輸入的最大功率。

“參量認(rèn)證"關(guān)系式為：Vmax>Voc，Imax>Isc，Pmaxi>Pmaxo，Ci+Cc結(jié)合“參量認(rèn)證"可知IFM安全柵的選用：1）與IFM安全柵相連的安全設(shè)備的工作電壓不得超過IFM安全柵的最高允許電壓。否則，應(yīng)采用光電隔離等技術(shù)使之與系統(tǒng)隔離開來，或者采用隔離IFM安全柵；2）“參量認(rèn)證"公式的Vmax，Imax，Pmaxi即為本安現(xiàn)場設(shè)備的正常參數(shù)，選用時應(yīng)該逐一對比。3）“參量認(rèn)證"公式中引入Cc，Lc這兩個變量實際是引出了控制電纜的選用問題，從而限制了電纜長度。實際使用中還應(yīng)考慮阻抗匹配問題。最后的公式中，RaIFM安全柵阻抗，Rl電纜阻抗，安全儀表的允許負(fù)載阻抗Ro，對于輸出回路，作為安全儀表的調(diào)節(jié)器或I/O卡的輸出通道等，它們的允許負(fù)載阻抗是制造廠商提供的。對于輸入回路，作為安全儀表的顯示儀表或I/O卡的輸入通道等，它們的允許負(fù)載阻抗取決于其輸出電壓和現(xiàn)場儀表的無負(fù)載工作電壓。無論輸入還是輸出回路，選用IFM安全柵時其阻抗?jié)M足上式即可保證回路的正常工作。

按照“參量認(rèn)證"的關(guān)系式選用的IFM安全柵，理論上可以保證正常工作，實際使用時還必須注意以下問題：

1、所選用的齊納IFM安全柵應(yīng)已經(jīng)防爆檢測機(jī)構(gòu)防爆認(rèn)證，并有防爆合格證書。

2．根據(jù)工作現(xiàn)場所屬的危險區(qū)域( 0區(qū)、1區(qū)、2區(qū))，氣體級別和溫度組別來選擇齊納IFM安全柵的防爆等級( IFM安全柵防爆標(biāo)志) ，使其符合上述的防爆環(huán)境，由IFM安全柵來限制傳輸?shù)浆F(xiàn)場的能量，確?，F(xiàn)場安全。

3．根據(jù)現(xiàn)場使用儀表的工作電壓和工作電流對地的極性，選擇齊納IFM安全柵的極性(正極性、負(fù)極性或交流極性）。

4．根據(jù)信號傳輸線路的數(shù)量，選擇齊納IFM安全柵的通道數(shù) (單通道、雙通道、三通道) , 由IFM安全柵的通道對傳輸線路進(jìn)行保護(hù)。

5．根據(jù)二次儀表供電電壓的大小，選擇齊納IFM安全柵的工作電壓，供電電壓應(yīng)小于或等于齊納IFM安全柵的工作電壓。對于波動范圍大的供電電壓，則應(yīng)當(dāng)選擇工作電壓范圍大的齊納IFM安全柵型號。根據(jù)現(xiàn)場儀表電壓和電流的大小，選擇齊納IFM安全柵的端電阻。在最大工作電流時IFM安全柵的端電阻引起的壓降應(yīng)不影響現(xiàn)場儀表工作電壓的要求，保證現(xiàn)場儀表能正常工作。

6．當(dāng)供電電壓為DCS 系統(tǒng)中卡件直接供電時，請詳細(xì)查閱DCS系統(tǒng)中的供電卡件資料。注意供電卡件中往往串接一只限流電阻，當(dāng)使用齊納IFM安全柵時，此限流電阻應(yīng)引以充分的重視。選用電阻限流式齊納IFM安全柵時應(yīng)把串入的電阻去掉用熔絲或開關(guān)代替，選用電子限流式齊納IFM安全柵時，此電阻值不能大于180Ω，否則由于供電回路電阻太大，造成現(xiàn)場儀表供電電壓太低而不能工作。有些DCS系統(tǒng)卡件供電電路中裝有一個限流電路，當(dāng)使用齊納IFM安全柵則不能選用有功耗的齊納IFM安全柵，一旦卡件供電電路限流值小于齊納IFM安全柵的工作電流時，則會造成齊納IFM安全柵無法工作。

7．本質(zhì)安全防爆實質(zhì)上是系統(tǒng)防爆，所以現(xiàn)場儀表和齊納IFM安全柵一起由防爆檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)防爆取證，(術(shù)語：聯(lián)合取證IFM安全柵是本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)的一種關(guān)聯(lián)設(shè)備，它的設(shè)計制造都嚴(yán)格按照國家有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，并要經(jīng)的防爆檢測機(jī)構(gòu)防爆鑒定取證后才能生產(chǎn)使用。)根據(jù)防爆檢測機(jī)構(gòu)給出的最大電纜參數(shù)值Cc、Lc的大小，計算出電纜長度、型號、滿足傳送距離的要求。

安全光柵

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