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

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)督生產安全防爆產品的機構，對本安型安全柵產品有著嚴格、科學、詳細的規(guī)定，只有通過該監(jiān)督站認證的企業(yè)及其所開發(fā)生產的產品才具備符合標準的安全性能，否則可能會給使用方的設備、人員和生產造成無可估量的損害。

2.2 安全柵的結構形式
常見的安全柵結構形式分為二大類：一類為齊納式安全柵，它是通過快速熔斷絲和限壓、限流電路實現能量限制作 用，使在本安防爆系統(tǒng)中，不論現場本安儀表發(fā)生任何故障，都保證傳輸到現場（危險區(qū)）的能量處于一個安全值內（不會點燃規(guī)定的分級、分組爆炸性氣體的混合 物）,從而保證生產現場的安全。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光、電、磁隔離技術，用變壓器耦合實現電源、信號輸入、信號輸出 的隔離，由于信號*浮空，增強了信號的抗*力，提高了自動控制系統(tǒng)的運行可靠性。并在本安端加類似于齊納式安全柵的快速熔斷絲和限流、限壓電路實現 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，不特別要求在本安端接地，系統(tǒng)可以在危險區(qū)或安全區(qū)認為合適的任何一方接地。二者的結構原理 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，雖然價格略高，但其它方面的突出優(yōu)點卻為用戶應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，給設計及現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*力大大增強，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。
4.隔離式安全柵具備更強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，這是齊納式安全柵所無法做到的。
5.隔離式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備使用，并保證兩設備信號不互相干擾，同時提高所連接設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安全柵的特點和性能后可以看出，隔離式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安全柵，但從設計、施工安裝、 調試及維護成本來考慮，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場幾乎無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，在安全防爆領域得到了日益廣泛的應用.

2.3 本安設備標志定義
對于本安設備，常?？梢钥吹竭@樣的標志：Ex（ia）ⅡC，其中：Ex — 防爆標志 （ia）—防爆等級 ⅡC— 氣體組別。iaIIBT4

2.3.1 防爆等級：
ia：在正常工作狀態(tài)下，1個故障或2個故障狀態(tài)下都不會點燃危險氣體，回路必須保證在兩個故障同時出現時仍然保證安全特性。“ia ”類電氣設備對易受干擾的元器件必須采用“三重化”設計。“ib”類電氣設備只能保證在1個故障狀態(tài)下不會點燃危險氣體。

2.3.2 氣體組別：

Ⅰ組電氣設備：用于易受甲烷影響的煤礦環(huán)境中。

Ⅱ組電氣設備：可用于除煤礦以外的爆炸危險環(huán)境中。

Ⅱ組電氣設備根據易燃性物質的不同點燃能量進一步細分。各子組用大寫英文子母區(qū)分，從下表中可以看出，C子組所需要的點燃能量zui少，即在該組電氣設備中，C組設備具備通用性。

2.3.3 常見易燃性物質的分組

表一：易燃性物質的分組

典型氣體 分組標準 點燃特性

中國、IEC、歐洲 北美

甲烷 Ⅰ 易點燃

難點燃

乙炔 ⅡC A

氫氣 ⅡC B

乙烯 ⅡB C

丙烷 ⅡA D

2.3.4 爆炸性危險場所的區(qū)域劃分
在安全防爆系統(tǒng)的設計及防爆產品的選型中， 除了需要對爆炸性環(huán)境中存在的氣體進行分級、分組外，還應根據爆炸性氣體出現的頻繁程度和持續(xù)時間對爆炸性氣體危險場所進行區(qū)域劃分：
表二：爆炸性危險場所的區(qū)域劃分
0區(qū) 爆炸性氣體混合物連續(xù)地或長時間地存在的場所。 易點燃

難點燃
1區(qū) 爆炸性氣體混合物有可能出現的場所。
2區(qū) 爆炸性氣體混合不可能出現，或即使出現也是短時間存在的場所。

3、 選用安全柵步驟
安 全柵是介于現場設備與控制室設備之間的一個限能電路，用來把控制室供給現場儀表的電能量限制在既不能產生足以引爆危險氣體的火花，又不能產生足以引爆危險 氣體的儀表表面溫度，從而消除了引爆源。在選擇安全柵時必須考慮其型號與現場儀表類型相適應，還須考慮安全柵與本質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“回路認證”這種方式認證本安系統(tǒng)，即根據危險環(huán)境使用儀表的聯(lián)合取證情況，選擇已與其聯(lián)合取證的安全柵，一經聯(lián)合取 證，現場儀表與安全柵便固定組合構成本安系統(tǒng)。實踐中，這種方式對安全柵和現場儀表的選擇有很大的局限性。目前廣泛采用是進年來逐漸形成的一種本質安全認 證技術，即“參量認證”。按照“參量認證”方式認證的本安設備和關聯(lián)設備需要一組安全參數，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— 本安現場設備內部未被保護的電容。
Li—本安現場設備內部未被保護的電感。
Pmaxo — 關聯(lián)設備允許輸入的zui大功率。

按照“參量認證”的關系式選用的安全柵，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、所選用的齊納安全柵應已經防爆檢測機構防爆認證，并有防爆合格證書。

2、根據工作現場所屬的危險區(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安全柵的防爆等級 （ 安全柵防爆標志） ，使其符合上述的防爆環(huán)境，由安全柵來限制傳輸到現場的能量，確?，F場安全。

3、根據現場使用儀表的工作電壓和工作電流對地的極性，選擇齊納安全柵的極性 （正極性、負極性或交流極性）。

4、根據信號傳輸線路的數量，選擇齊納安全柵的通道數 （單通道、雙通道、三通道 ） , 由安全柵的通道對傳輸線路進行保護。

5、 根據二次儀表供電電壓的大小，選擇齊納安全柵的工作電壓，供電電壓應小于或等于齊納安全柵的工作電壓。對于波動范圍大的供電電壓，則應當選擇工作電壓范圍 大的齊納安全柵型號。根據現場儀表電壓和電流的大小，選擇齊納安全柵的端電阻。在zui大工作電流時安全柵的端電阻引起的壓降應不影響現場儀表zui低工作電壓的 要求，保證現場儀表能正常工作。

6、當供電電壓為 DCS 系統(tǒng)中卡件直接供電時，請詳細查閱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，當使用齊納安全柵時，此限流電阻應引以充分的重視。 選用電阻限流式齊納安全柵時應把串入的電阻去掉用熔絲或開關代替，選用電子限流式齊納安全柵時，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，則會造成齊納安全柵無法工作。

7、本質安全防爆實質上是系統(tǒng)防爆，所以現場儀表和齊納安全柵一起由防爆檢測機構 進行系統(tǒng)防爆取證，（術語：聯(lián)合取證安全柵是本質安全防爆系統(tǒng)的一種關聯(lián)設備，它的設計制造都嚴格按照國家有關法規(guī)和標準，并要經國家的防爆檢測機構 防爆鑒定取證后才能生產使用。）根據防爆檢測機構給出的zui大電纜參數值 Cc、Lc的大小，計算出電纜長度、型號、滿足傳送距離的要求。

安全柵應安裝在安全場所，環(huán)境條件能滿足《通用技術指標》中的“使用條件”的要求。采用標準 導軌 （35mm）安裝方式, 標準導軌的長度按齊納安全柵個數選取。齊納安全柵的接地導軌采用專門的安裝支架，安裝支架直接裝在標準導軌上，與機殼絕緣。齊納安全柵接地端用導線接在接 地端子夾頭上，實現安全柵接地端和接地導軌的連接, 導線截面積須大于4mm2的銅線。當大批齊納安全柵密集安裝時，安全柵需分組，每組 （例如16臺） 有接地導軌。每組的接地導軌都必須用導線進行連接，導線的截面積須大于4mm2。齊納安全柵總的接地電阻值應不大于1Ω。隔離式安全柵本安端（藍色標記） 和非本安端電路的接線導線在匯線槽中應分開鋪設，各自采用獨立的保護套管。本安側的配線套管內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 場所的導線應選用有藍色標記的本安導線，導線線的軟銅面積必須大于0.5mm2，絕緣強度應大于500V。

在對隔離式安全柵進行通電調試前，必須 注意隔離式安全柵的型號、接線方法、線路極性等，是否符合設計及產品要求中的規(guī)定，否則可能對人身及設備造成傷害。嚴禁用兆歐表測試隔離安全柵端子之間的 絕緣強度。如要檢查系統(tǒng)的絕緣強度，應先斷開全部的接線，否則可能引起安全柵內部快速熔斷器熔斷。確認系統(tǒng)調試成功后，再把安全柵的外部接線接上并投入使 用。在現場對安全柵進行編程前，必須先將所有接線斷開再接入編程器，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場儀表，均應通過經國家 認定的防爆檢驗部門的防爆試驗、并取得防爆合格證的儀表。同時遵守安全柵說明書及《GB3836.15-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備，第十五部分： 危險場所電氣安裝（煤礦除外）》、《GB50058-1992 爆炸和火災危險環(huán)境電力設置設計規(guī)范》等要求。齊納安全柵為熔絲可換式，一旦出現故障，安全柵中的可換熔絲就燒斷, 必須嚴格地換上同型號規(guī)格的熔絲。

在實際使用過程中，按照設計要求，在了解儀表和現場的情況下，正確選用安全柵，嚴格按照安全柵的產品使用說明書中的規(guī)定，以及《通用技術指標》，安裝、使用安全柵，就能保證設備、系統(tǒng)和生產現場以及人身的安全。