齐纳式安全栅的实际应用技巧

实际应用中，齐纳式安全栅是连接在现场一次仪表（变送器等）和安全区的二次仪表（调节器、DCS等）之间。所以必须根据现场仪表和二次仪表的不同要求来选用一个合适的齐纳式安全栅来组成本安系统，才能保证系统的工作正常。齐纳式安全栅也可以说是一种通用的产品，某一个型号的齐纳式安全栅往往也可以和几种不同型号的现场仪表匹配应用，所以也必须了解齐纳式安全栅的参数，这样组成本安系统后才能保证系统正常工作。下面就以常用的国产F700系列齐纳式安全栅举例说明。

1.变送器

变送器应用广泛、种类繁多。在选用齐纳式安全栅以前，必须知道变送器的最低工作电压及二次仪表中的供电电源大小，选择一只内阻适合的齐纳式安全栅，保证变送器能正常工作。

（1）4～20mA二线制变送器、智能变送器，DCS卡件供电

此类变送器绝大多数为国外进口或引进技术组装而成，其最低工作电压为DC 12V，DCS卡件供电电压都为DC 24V，必须选用内阻低的齐纳式安全栅。目前国外各公司的DCS的供电卡件中有的串有一只限流电阻或装有一个限流电路（例如HONEYWELL公司的TDC3000，电阻值约为140～180Ω）。在这种情况下，LF730齐纳式安全栅为首选型号，此齐纳式安全栅有独到的特点，电路设计采用变阻技术新概念，使安全栅的内阻降低到最低值，只要DCS卡件供电电路中电阻值不大于180Ω，都能保证系统工作正常，且具备双向数字通信功能。当工作电流为20mA时，LF730齐纳式安全栅压降为4V。当供电电压为DC24V、负载电阻为250Ω标准值时，提供给变送器的工作电压为DC 15V。LF787P为纯电阻限流型齐纳式安全栅，其内阻比较大，约300Ω，适用于卡件供电电路中有限流电路的DCS。当供电电压为DC 24V、负载电阻为250Ω时，能提供给变送器的工作电压为DC 13V。系统接线如图4-4-7所示。

图4-4-7 4～20mA二线制变送器系统接线

（2）国产DDZ—Ⅲ型变送器

DDZ—Ⅲ型变送器的特点是要求工作电压比较高，一般为17V以上。一般的齐纳式安全栅很难满足其供电要求，为此专门设计LF701齐纳式安全栅为其匹配。LF701齐纳式安全栅内部采用“浮动电源技术”，把安全栅的输出电压提高，当工作电流为20mA、负载电阻为250Ω时，LF701安全栅能提供给DDZ—Ⅲ型变送器的电压达17V以上。系统接线如图4-4-8所示。

图4-4-8 DDZ—Ⅲ型变送器系统接线

LF701齐纳式安全栅的供电电压可以在DC 20～35V范围内波动，因此又特别适用于外供电，且供电电压波动大的场合。但LF701齐纳式安全栅本身有功耗，功耗电流为40mA，所以在使用数量多时必须考虑供电电源的功率裕量。

（3）三线制变送器

三线制变送器和二线制变送器不同之处在于其电源线和信号线分开各自独立，共有三根传输线。同时三线制变送器的工作电压和工作电流都比二线制变送器大，LF700系列中也只能选用LF730齐纳式安全栅，当DC 24V供电，变送器的工作电流小于40mA时，能提供变送器电压可达20V以上。系统接线如图4-4-9所示。

（4）金属转子流量变送器

金属转子流量变送器以德国科隆公司及其合资企业生产的H27在我国应用最多，H27作为本安仪表时，其工作电压要求不大于22V。所以选用齐纳式安全栅时应选用开路电压不大于22V的型号。LF730齐纳式安全栅采用国际权威机构德国PTB认可的处理方案，在输出端装有输出钳位可靠组件，保证输出不大于DC 22V。仍可以用DC 24V供电，配H27非常合适。系统接线如图4-4-10所示。

图4-4-9 三线制变送器接线

图4-4-10 金属转子流量变送器系统接线

2.电气转换器、电气阀门定位器

现场仪表为电气转换器或电气阀门定位器时，它的信号来自二次仪表调节器或DCS输出。选用何种型号齐纳式安全栅取决于调节器或DCS输出电路的形式。主要有发射极输出电路和集电极输出电路两种。

（1）调节器或DCS卡件为发射极输出电路

该情况可选用单通路的齐纳式安全栅型号，调节器或DCS卡件的输出信号都是从地返回。可选用LF740或LF728齐纳式安全栅。LF740和LF728齐纳式安全栅不同之处是LF740比LF728的内阻低。系统接线如图4-4-11所示。

图4-4-11 调节器或DCS卡件为发射极输出电路接线

（2）调节器或DCS卡件为集电极输出电路(www.xing528.com)

该情况应选用双通路的齐纳式安全栅型号，因为调节器或DCS输出信号要通过齐纳式安全栅返回进行检测计算。可选用LF730和LF787齐纳式安全栅。系统接线如图4-4-12所示。

图4-4-12 调节器或DCS卡件为集电极输出电路接线

3.触点开关/接近开关

现场开关一般有触点式开关（或称干接点）和接近开关（传感器）两类。对于触点开关选的齐纳式安全栅型号很多，只要考虑能满足负载的功率都可以用，对于接近开关，只能选用LF789齐纳式安全栅。LF789齐纳式安全栅输出为继电器触点，触点容量为AC 220V、0.5A；DC 30V、2A，适用于大功率负载，同时可以用于触点开关。系统接线如图4-4-13所示。

图4-4-13 触点开关/接近开关接线

4.电磁阀、发光二极管

电磁阀属于一种贮能仪表，当组成本发系统时，应当首先选用本安型小功率的电磁阀。如果控制开关在供电电源的正端，单控电磁阀选用LF728P齐纳式安全栅，双控电磁阀选用LF773齐纳式安全栅。系统接线如图4-4-14所示。

如果控制开关在供电电源OV线上，应选用双通路齐纳式安全栅LF787P，系统接线图如图4-4-15所示。

5.热电偶

热电偶作现场仪表使用时主要用于温度测量，其输出一般为毫伏（mV）级交流信号，因此选用的齐纳式安全栅应当为交流极性型。LF760齐纳式安全栅适合于各种型号的热电偶。请注意：选用齐纳式安全栅组成本安系统的热电偶必须为不接地热电偶，同时必须使用补偿导线进行温度补偿。补偿导线要一直连到二次仪表并在那里进行冷端补偿，二次仪表应为高阻抗仪表。系统接线如图4-4-16所示。

图4-4-14 电磁阀、发光二极管接线

图4-4-15 电磁阀、发光二极管双通路齐纳式安全栅接线

图4-4-16 热电偶接线

6.热电阻

热电阻有三线制和四线制热电阻，以三线制热电阻最为常用。用它进行测温时，常常在二次仪表输入接有一个桥路，热电阻作为桥路的一臂接进电路，因此对齐纳式安全栅的端电阻和各路之间端电阻的一致性要求严格。LF755齐纳式安全栅设计成三通路安全栅，每通路的端电阻为14Ω，每通路端电阻之间的误差为±1%，可以与各种不同型号的三线制热电阻配用，以保证测量准确度。系统接线如图4-4-17所示。

图4-4-17 热电阻接线

7.应变电桥

应变电桥被广泛用于各种称重系统中，当与齐纳式安全栅组成一个本安系统时，一般要用两只或两只以上的齐纳式安全栅。可选用一只或两只并联的LF766（LF767）交流极性齐纳式安全栅作为供电电路保护，信号输出电路可选用内阻大的LF764交流极性齐纳式安全栅。系统接线如图4-4-18所示。

图4-4-18 应变电桥接线