防爆安全栅的应用场景非常广泛,其核心思想始终如一:在含有易燃易爆气体、蒸汽或粉尘的危险场所,保护位于安全区的控制系统(如DCS、PLC)和现场仪表,防止电能量成为点燃源。
以下是其主要的应用场景和具体例子:
这是安全栅应用的领域。
炼油厂: 监测反应釜、储罐的温度、压力、液位;控制阀门的开度。
化工厂: 在爆炸性气氛中,使用流量计、pH计、气体检测传感器。
天然气管道与处理厂: 监测管道压力、流量,以及气体成分分析。
应用举例: 一个压力变送器安装在充满可燃蒸汽的罐区(危险区),它将4-20mA信号通过安全栅传送到控制室的PLC(安全区)。安全栅确保即使变送器线路在危险区发生短路或故障,也不会产生足以引燃气体的电火花。
制药过程中经常使用乙醇、丙酮等易燃溶剂。
场景: 在配料、合成、萃取、清洗等工序中,用于监测生物反应器、干燥箱、溶剂储罐的工艺参数。
应用举例: 在发酵罐上,用于监控温度的热电偶/热电阻 其信号线必须接入安全栅,以确保安全。
井下存在大量的甲烷(瓦斯)和煤尘。
场景: 矿井下的环境监测系统(如甲烷浓度传感器、风速传感器)、设备运行状态监测。
应用举例: 井下瓦斯浓度传感器将检测信号通过安全栅传输到地面的监控中心,安全栅在这里是生命安全保障的关键一环。
悬浮在空气中的粮食粉尘(如面粉、淀粉、糖粉)具有很高的爆炸性。
场景: 粮仓、面粉厂、饲料加工厂的粉尘环境。用于监测料位、温度(预防火灾)等。
应用举例: 粮仓内的料位计 在工作时可能产生微小电火花,但其信号经过安全栅处理后,火花能量被限制在安全范围内。
生产和使用场所弥漫着易燃的油漆蒸汽和溶剂蒸汽。
场景: 喷涂车间、调漆间、溶剂储罐区。用于监测环境可燃气体浓度、通风系统状态等。
污水处理过程中产生的沼气(主要成分是甲烷)是易燃易爆气体。
场景: 污泥消化池、沼气柜、曝气池等区域。用于监测沼气压力、流量、以及环境安全。
安全栅需要与各种不同类型的现场仪表匹配。
应用设备: 压力变送器、温度变送器、流量计、液位计、阀门定位器、分析仪表(如pH计、浓度计)等。
安全栅作用: 将现场仪表产生的4-20mA模拟信号或热电偶/热电阻信号,经过隔离和能量限制后,安全地传输给控制系统的AI(模拟量输入)或AO(模拟量输出)卡件。
应用设备: 接近开关、行程开关、电磁阀、声光报警器等。
安全栅作用: 处理开关信号。例如,接收危险区一个液位开关的“开/关"状态,或者控制危险区一个电磁阀的“通/断"。安全栅确保开关动作时产生的能量不足以引起爆炸。
应用设备: 支持现场总线(如Profibus-PA, Foundation Fieldbus)的智能仪表。
安全栅作用: 这类总线安全栅或网关 能够限制总线通信线路上的能量,同时保证数字通信的正常进行,用于连接更复杂的智能仪表系统。
| 场景特征 | 为何需要安全栅 | 举例 |
|---|---|---|
| 现场有爆炸性物质 | 安全栅是成本效益高、维护方便的本安防爆方法。 | 相比将整个仪表做成隔爆外壳(Ex d),本安系统(安全栅+本安仪表)更轻便,可在带电状态下进行维护。 |
| 控制室与现场分离 | 安全栅是设置在安全区与控制回路之间的“防火墙"。 | 将危险阻挡在危险区之外,保护了控制室内昂贵的控制系统。 |
| 使用电子仪表监测/控制 | 所有电路都存在故障可能性(短路、开路、漏电)。 | 安全栅为这种不可避免的故障提供了“兜底"保障,确保单一故障不会导致灾难。 |