隔离式安全栅在混凝土厂电气安全保障和防爆中的应用

安科瑞 徐悦 18702111076

混凝土厂在生产过程中涉及多个危险区域，粉尘、爆炸性环境和重型机械设备带来的安全隐患显著。因此，应用合适的电气隔离设备，如安科瑞BM200系列隔离式安全栅，可以有效隔离信号，保证电气系统的安全性和稳定性。本文分析了BM200-DI系列和BM200-TR(VR、TC)系列隔离式安全栅在混凝土厂不同场景下的应用，探讨其在信号传输隔离、系统保护、防爆等方面的作用。

1. 引言

混凝土厂在生产过程中会产生大量粉尘，并涉及高功率设备的使用。为确保生产的安全性，需要对传感器信号进行隔离，防止电气火花引发的爆炸。BM200系列隔离式安全栅作为一种本质安全型设备，符合GB/T 3836.1-2021和GB/T 3836.4-2021的防爆要求，可应用于危险区域的信号隔离。

2. BM200系列隔离式安全栅概述

BM200-DI系列和BM200-TR(VR、TC)系列隔离式安全栅主要用于提供传感器信号的隔离和转换。其中，BM200-DI系列用于隔离电流信号，适用于4-20mA的变送器输入和输出；BM200-TR(VR、TC)系列则适合热电阻和电位计信号的隔离和传输，常用于温度监测。

3. 隔离式安全栅在混凝土厂中的应用

3.1 原材料储存区——粉尘环境下的温度监测

在水泥、粉煤灰等原材料的储存区，由于粉尘浓度高，存在爆炸风险。在此区域，可以安装BM200-TR系列隔离栅，将温度传感器（如Pt100热电阻）的信号隔离并安全传输至控制室。该隔离栅能将热电阻信号转换成4-20mA或0-10V的标准信号，有效避免高浓度粉尘环境下的火花隐患。

在混凝土厂的原材料储存区，尤其是水泥、粉煤灰等粉尘浓度较高的环境，BM200-TR系列隔离栅与温度传感器（如Pt100热电阻）配合使用，以实现温度监测和信号隔离：

工作原理：热电阻传感器安装在原材料储存区，实时测量温度，并将温度变化转化为电阻信号。

信号隔离与转换：BM200-TR隔离栅接收热电阻的电阻信号，将其转换成与温度成比例的电流或电压信号（如4-20mA或0-10V）。隔离栅的隔离功能可以防止粉尘环境中潜在的电气火花传播至控制区，确保信号传输的安全性。

防爆保护：该隔离栅符合本安型防爆要求，即使在粉尘爆炸危险区域中，也不会因电气火花引发爆炸。因此，BM200-TR系列隔离栅既能安全传输温度信号，又能在控制室内实现可靠监测。

3.2 搅拌站与输送系统——高功率设备的电流监控

搅拌站和输送系统是混凝土厂的核心设备区，涉及大量高功率电机和传感设备，通常会产生较大电流信号。在该场景中，BM200-DI系列隔离栅用于电流监控：

工作原理：电机等设备的电流传感器监测实际工作电流，并将其转换为4-20mA或0-20mA的标准电流信号输出。

信号隔离与安全传输：BM200-DI隔离栅将电流信号隔离并传输至控制系统，实现危险区域与控制室之间的信号隔离。其三隔离设计（输入/输出/电源隔离）有效防止电流波动和干扰传播到控制区，提高信号传输的稳定性。

过载保护：在系统出现电流过载或短路的情况下，BM200-DI隔离栅的输入端会将异常电流隔离，以避免设备损坏和信号失真。同时，隔离栅的负载电阻（≤550Ω）确保信号输出不会超出控制系统的接收范围。

3.3 料斗与卸料区——粉尘爆炸风险的位移和温度监控

料斗和卸料区涉及大量粉尘和重物移动，存在粉尘爆炸和机械损伤的风险。BM200-TR系列隔离栅可将安装在料斗中的温度传感器或电位计信号隔离并传输至控制中心。通过实时监控温度和位移信号，可以及时发现异常，防止物料堆积引发的安全问题。

位移监测工作原理：位移传感器或电位计安装在料斗中，随物料装卸检测其位移变化，并将变化转化为0-10KΩ的电阻信号。

信号隔离与转换：BM200-VR隔离栅接收电位计的电阻信号并将其转换为标准化的0-5V或0-10V电压信号。此信号传输至安全区的控制系统，便于实时监测和反馈处理。

3.4 设备维护和清理区域——安全隔离保障人员维护安全

在混凝土厂中，设备定期维护和清理是必不可少的。BM200-DI系列安全栅可以在维护期间隔离电流信号，避免意外的电气冲击。安装安全栅可以在设备未完全断电时确保维护人员的安全，特别是在粉尘和潮湿环境中避免电气故障。

隔离电源电路：在设备维护期间，BM200-DI系列隔离栅可用于隔离电源电路，避免直接与设备高压电源连接而造成的触电风险。隔离栅的输入端连接设备的电源电路，输出端连接至安全区域的控制系统，实现高压电路和低压控制之间的电气隔离。

安全断电保护：维护操作时，如果电气设备意外未完全断电，BM200隔离栅的本安端可以限制传输的电流，避免因漏电或电流冲击引发的电气事故。隔离栅的电流限制功能确保其在检测到异常电流时，能够有效隔断故障电流的传递，保护维护人员安全。

避免误接线风险：BM200系列隔离栅设计有明确的本安端和非本安端接线要求，能避免维护过程中接线错误带来的风险。使用本安端专用电缆和接线方式，有效防止因接线错误引发的故障或电火花，提升维护操作的安全性。

3.5 电气控制室——多信号集成监控与安全隔离

电气控制室是混凝土厂电气设备的集中控制区域。BM200系列隔离栅在这里的应用可以有效地隔离外部传感器的电流或温度信号。由于BM200系列具有输入、输出和电源三重隔离的特性，能保障信号传输的准确性，并降低电气控制室内电气设备的故障率。

多信号隔离集成：BM200系列隔离栅可以支持多通道（如BM200-DI/I-C22支持2进2出），将不同区域的电流、温度或位移信号同时接入，通过隔离后传输至PLC或DCS控制系统，实现集中监控。

抑制共模干扰：控制室信号传输中的共模干扰会对数据采集和系统判断造成误差。BM200隔离栅的三重隔离设计有效消除共模干扰，保证各区域信号准确传输。

安全隔离与保护：BM200隔离栅的安全端与本安端电气隔离强度达2500V AC，有效保护控制系统设备，防止设备之间电位差波动导致的短路或电击事故。

4. BM200系列隔离式安全栅的优势

4.1 高可靠性和稳定性

BM200系列隔离栅采用DIN导轨安装方式，适合工业环境。其高达2500V AC的隔离电压和IP20的防护等级，使其能够在潮湿、粉尘较多的环境中长期稳定工作。

4.2 符合防爆标准

BM200系列隔离栅具备Ex ia Ga等级的防爆认证，符合GB/T 3836标准的本质安全要求，适合在混凝土厂的爆炸危险区中安装使用。

4.3 精确的信号传输

BM200系列产品具有0.2%的高传输精度和极低的温度漂移（50ppm），在高粉尘、高湿度的环境中仍能保证信号的准确性和一致性。这在混凝土厂精确控制生产过程方面尤为重要。

5. 结论

BM200系列隔离式安全栅在混凝土厂的危险区域中起到了信号隔离、防爆和系统保护的关键作用。通过对不同场景的分析，验证了其在粉尘环境、机械设备控制和高温环境下的可靠性。建议在未来的应用中，继续优化设备的安装和维护流程，以充分发挥其安全保障作用。

审核编辑 黄宇