由于安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無(wú)論控制室設(shè)備處于正常或故障狀態(tài)，安全柵都能確保通過(guò)它傳送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。

中國(guó)國(guó)家儀器儀表防爆安全監(jiān)督站是中華人民共和國(guó)地區(qū)監(jiān)督生產(chǎn)安全防爆產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)，對(duì)本安型安全柵產(chǎn)品有著嚴(yán)格、科學(xué)、詳細(xì)的規(guī)定，只有通過(guò)該監(jiān)督站認(rèn)證的企業(yè)及其所開(kāi)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(huì)給使用方的設(shè)備、人員和生產(chǎn)造成無(wú)可估量的損害。

2.2 安全柵的結(jié)構(gòu)形式
常見(jiàn)的安全柵結(jié)構(gòu)形式分為二大類：一類為齊納式安全柵，它是通過(guò)快速熔斷絲和限壓、限流電路實(shí)現(xiàn)能量限制作 用，使在本安防爆系統(tǒng)中，不論現(xiàn)場(chǎng)本安儀表發(fā)生任何故障，都保證傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)（危險(xiǎn)區(qū)）的能量處于一個(gè)安全值內(nèi)（不會(huì)點(diǎn)燃規(guī)定的分級(jí)、分組爆炸性氣體的混合 物）,從而保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全。另一類是隔離式安全柵，它是本安回路與非本安回路之間通過(guò)光、電、磁隔離技術(shù)，用變壓器耦合實(shí)現(xiàn)電源、信號(hào)輸入、信號(hào)輸出 的隔離，由于信號(hào)*浮空，增強(qiáng)了信號(hào)的抗*力，提高了自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。并在本安端加類似于齊納式安全柵的快速熔斷絲和限流、限壓電路實(shí)現(xiàn) 能量的限制，保證本安防爆系統(tǒng)的安全。隔離式安全柵在使用時(shí)，不特別要求在本安端接地，系統(tǒng)可以在危險(xiǎn)區(qū)或安全區(qū)認(rèn)為合適的任何一方接地。二者的結(jié)構(gòu)原理 如圖所示。

2.2.2 隔離式安全柵
隔離式安全柵原理示意圖如上，與齊納式安全相比，雖然價(jià)格略高，但其它方面的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益：
1.由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。
2.對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。
3.由于信號(hào)線路無(wú)需共地，使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗*力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
4.隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號(hào)，這是齊納式安全柵所無(wú)法做到的。
5.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào)，以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號(hào)不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。
因 此，對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、 調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵 已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用.

2.3 本安設(shè)備標(biāo)志定義
對(duì)于本安設(shè)備，常?？梢钥吹竭@樣的標(biāo)志：Ex（ia）ⅡC，其中：Ex — 防爆標(biāo)志 （ia）—防爆等級(jí) ⅡC— 氣體組別。iaIIBT4

2.3.1 防爆等級(jí)：
ia：在正常工作狀態(tài)下，1個(gè)故障或2個(gè)故障狀態(tài)下都不會(huì)點(diǎn)燃危險(xiǎn)氣體，回路必須保證在兩個(gè)故障同時(shí)出現(xiàn)時(shí)仍然保證安全特性。“ia ”類電氣設(shè)備對(duì)易受干擾的元器件必須采用“三重化”設(shè)計(jì)。“ib”類電氣設(shè)備只能保證在1個(gè)故障狀態(tài)下不會(huì)點(diǎn)燃危險(xiǎn)氣體。

2.3.2 氣體組別：

Ⅰ組電氣設(shè)備：用于易受甲烷影響的煤礦環(huán)境中。

Ⅱ組電氣設(shè)備：可用于除煤礦以外的爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中。

Ⅱ組電氣設(shè)備根據(jù)易燃性物質(zhì)的不同點(diǎn)燃能量進(jìn)一步細(xì)分。各子組用大寫英文子母區(qū)分，從下表中可以看出，C子組所需要的點(diǎn)燃能量zui少，即在該組電氣設(shè)備中，C組設(shè)備具備通用性。

2.3.3 常見(jiàn)易燃性物質(zhì)的分組

表一：易燃性物質(zhì)的分組

典型氣體 分組標(biāo)準(zhǔn) 點(diǎn)燃特性

中國(guó)、IEC、歐洲 北美

甲烷 Ⅰ 易點(diǎn)燃

難點(diǎn)燃

乙炔 ⅡC A

氫氣 ⅡC B

乙烯 ⅡB C

丙烷 ⅡA D

2.3.4 爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所的區(qū)域劃分
在安全防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及防爆產(chǎn)品的選型中， 除了需要對(duì)爆炸性環(huán)境中存在的氣體進(jìn)行分級(jí)、分組外，還應(yīng)根據(jù)爆炸性氣體出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間對(duì)爆炸性氣體危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行區(qū)域劃分：
表二：爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所的區(qū)域劃分
0區(qū) 爆炸性氣體混合物連續(xù)地或長(zhǎng)時(shí)間地存在的場(chǎng)所。 易點(diǎn)燃

難點(diǎn)燃
1區(qū) 爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場(chǎng)所。
2區(qū) 爆炸性氣體混合不可能出現(xiàn)，或即使出現(xiàn)也是短時(shí)間存在的場(chǎng)所。

3、 選用安全柵步驟
安 全柵是介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限能電路，用來(lái)把控制室供給現(xiàn)場(chǎng)儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn) 氣體的儀表表面溫度，從而消除了引爆源。在選擇安全柵時(shí)必須考慮其型號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)儀表類型相適應(yīng)，還須考慮安全柵與本質(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(wèn)題。
我國(guó)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(xiǎn)環(huán)境使用儀表的聯(lián)合取證情況，選擇已與其聯(lián)合取證的安全柵，一經(jīng)聯(lián)合取 證，現(xiàn)場(chǎng)儀表與安全柵便固定組合構(gòu)成本安系統(tǒng)。實(shí)踐中，這種方式對(duì)安全柵和現(xiàn)場(chǎng)儀表的選擇有很大的局限性。目前廣泛采用是進(jìn)年來(lái)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zui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zui高電流。
Ci— 本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部未被保護(hù)的電容。
Li—本安現(xiàn)場(chǎng)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zui大功率。

按照“參量認(rèn)證”的關(guān)系式選用的安全柵，理論上可以保證正常工作，實(shí)際使用時(shí)還必須注意以下問(wèn)題：

1、所選用的齊納安全柵應(yīng)已經(jīng)防爆檢測(cè)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(chǎng)所屬的危險(xiǎn)區(qū)域 （ 0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)），氣體級(jí)別和溫度組別來(lái)選擇齊納安全柵的防爆等級(jí) （ 安全柵防爆標(biāo)志） ，使其符合上述的防爆環(huán)境，由安全柵來(lái)限制傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的能量，確?，F(xiàn)場(chǎng)安全。

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

4、根據(jù)信號(hào)傳輸線路的數(shù)量，選擇齊納安全柵的通道數(shù) （單通道、雙通道、三通道 ） , 由安全柵的通道對(duì)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，選擇齊納安全柵的工作電壓，供電電壓應(yīng)小于或等于齊納安全柵的工作電壓。對(duì)于波動(dòng)范圍大的供電電壓，則應(yīng)當(dāng)選擇工作電壓范圍 大的齊納安全柵型號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表電壓和電流的大小，選擇齊納安全柵的端電阻。在zui大工作電流時(shí)安全柵的端電阻引起的壓降應(yīng)不影響現(xiàn)場(chǎng)儀表zui低工作電壓的 要求，保證現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，請(qǐng)?jiān)敿?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)使用齊納安全柵時(shí)，此限流電阻應(yīng)引以充分的重視。 選用電阻限流式齊納安全柵時(shí)應(yīng)把串入的電阻去掉用熔絲或開(kāi)關(guān)代替，選用電子限流式齊納安全柵時(shí)，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(chǎng)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(gè)限流電路，當(dāng)使用齊納安全柵則不能選用有功耗的齊納安全柵，一旦卡件供電電路限 流值小于齊納安全柵的工作電流時(shí)，則會(huì)造成齊納安全柵無(wú)法工作。

7、本質(zhì)安全防爆實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)防爆，所以現(xiàn)場(chǎng)儀表和齊納安全柵一起由防爆檢測(cè)機(jī)構(gòu) 進(jìn)行系統(tǒng)防爆取證，（術(shù)語(yǔ)：聯(lián)合取證安全柵是本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)的一種關(guān)聯(lián)設(shè)備，它的設(shè)計(jì)制造都嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，并要經(jīng)國(guó)家的防爆檢測(cè)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(cè)機(jī)構(gòu)給出的zui大電纜參數(shù)值 Cc、Lc的大小，計(jì)算出電纜長(zhǎng)度、型號(hào)、滿足傳送距離的要求。

安全柵應(yīng)安裝在安全場(chǎng)所，環(huán)境條件能滿足《通用技術(shù)指標(biāo)》中的“使用條件”的要求。采用標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)軌 （35mm）安裝方式, 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度按齊納安全柵個(gè)數(shù)選取。齊納安全柵的接地導(dǎo)軌采用專門的安裝支架，安裝支架直接裝在標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，與機(jī)殼絕緣。齊納安全柵接地端用導(dǎo)線接在接 地端子夾頭上，實(shí)現(xiàn)安全柵接地端和接地導(dǎo)軌的連接, 導(dǎo)線截面積須大于4mm2的銅線。當(dāng)大批齊納安全柵密集安裝時(shí)，安全柵需分組，每組 （例如16臺(tái)） 有接地導(dǎo)軌。每組的接地導(dǎo)軌都必須用導(dǎo)線進(jìn)行連接，導(dǎo)線的截面積須大于4mm2。齊納安全柵總的接地電阻值應(yīng)不大于1Ω。隔離式安全柵本安端（藍(lán)色標(biāo)記） 和非本安端電路的接線導(dǎo)線在匯線槽中應(yīng)分開(kāi)鋪設(shè)，各自采用獨(dú)立的保護(hù)套管。本安側(cè)的配線套管內(nèi)不允許有其它電源線，包括其本安電路使用的電源線。通往危險(xiǎn) 場(chǎng)所的導(dǎo)線應(yīng)選用有藍(lán)色標(biāo)記的本安導(dǎo)線，導(dǎo)線線的軟銅面積必須大于0.5mm2，絕緣強(qiáng)度應(yīng)大于500V。

在對(duì)隔離式安全柵進(jìn)行通電調(diào)試前，必須 注意隔離式安全柵的型號(hào)、接線方法、線路極性等，是否符合設(shè)計(jì)及產(chǎn)品要求中的規(guī)定，否則可能對(duì)人身及設(shè)備造成傷害。嚴(yán)禁用兆歐表測(cè)試隔離安全柵端子之間的 絕緣強(qiáng)度。如要檢查系統(tǒng)的絕緣強(qiáng)度，應(yīng)先斷開(kāi)全部的接線，否則可能引起安全柵內(nèi)部快速熔斷器熔斷。確認(rèn)系統(tǒng)調(diào)試成功后，再把安全柵的外部接線接上并投入使 用。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)安全柵進(jìn)行編程前，必須先將所有接線斷開(kāi)再接入編程器，然后通電編程，否則可能引起不良后果。與隔離式安全柵相連的現(xiàn)場(chǎng)儀表，均應(yīng)通過(guò)經(jīng)國(guó)家 認(rèn)定的防爆檢驗(yàn)部門的防爆試驗(yàn)、并取得防爆合格證的儀表。同時(shí)遵守安全柵說(shuō)明書及《GB3836.15-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備，第十五部分： 危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安裝（煤礦除外）》、《GB50058-1992 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)范》等要求。齊納安全柵為熔絲可換式，一旦出現(xiàn)故障，安全柵中的可換熔絲就燒斷, 必須嚴(yán)格地?fù)Q上同型號(hào)規(guī)格的熔絲。

在實(shí)際使用過(guò)程中，按照設(shè)計(jì)要求，在了解儀表和現(xiàn)場(chǎng)的情況下，正確選用安全柵，嚴(yán)格按照安全柵的產(chǎn)品使用說(shuō)明書中的規(guī)定，以及《通用技術(shù)指標(biāo)》，安裝、使用安全柵，就能保證設(shè)備、系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)以及人身的安全。