什么是安全栅，跟NAMUR有何关系？

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在现代工业自动化中，防爆安全始终是最重要的设计要求之一。无论是化工装置、石油天然气平台，还是制药厂、煤矿系统，只要存在可燃气体或粉尘，就必须严格控制电气能量的传播。

在众多防爆措施中，有一个小小的装置常常被忽视，但它却决定着系统能否真正“安全”运行——那就是安全栅（SafetyBarrier）。它不大，却是整个本质安全系统的“最后一道防线”。

一

安全栅是什么？

安全栅是一种用于防止危险能量从安全区传入危险区的装置。它通常安装在安全区与危险区的分界处，一端连接控制系统，另一端连接现场仪表。

它的任务是：“让信号通过，让危险能量止步。”

安全栅会将进入危险区的电压、电流严格限制在安全范围内，确保即使系统发生故障，也不会产生足以引爆可燃气体的火花或热量。

根据工作方式不同，安全栅主要分为两类：

齐纳式安全栅：

通过齐纳二极管、电阻和保险丝实现限压、限流保护；

隔离式安全栅（隔离栅）：

在限能的基础上引入光、电磁或变压器隔离，实现信号与能量完全分离。

二

齐纳式安全栅

齐纳式安全栅是最早应用、结构最简单的一种类型。

它的原理可概括为“三重防护”：

• 齐纳二极管限压：当电压超过设定值时，齐纳管导通，将电压钳制在安全范围；

• 串联电阻限流：控制流经危险区的电流大小；

• 保险丝熔断保护：在严重故障时迅速切断回路，阻止能量继续传递。

齐纳栅的优势在于结构简单、成本低、反应快。但它有一个关键条件——必须接地良好。如果接地电阻过大或接地线连接不牢，齐纳栅将失去限压效果，从而削弱防爆性能。

三

隔离式安全栅

随着工业系统复杂度不断提升，信号抗干扰与可靠性要求日益提高。隔离式安全栅便在这种需求下出现。

它不仅具备齐纳栅的限压限流功能，还通过光、电磁或变压器耦合方式，实现输入、输出、电源三方完全隔离。这种隔离让信号、电源、地线相互独立，从根本上解决了地环路干扰和信号串扰问题。

主要优势包括：

• 无需接地，安装更灵活；

• 抗干扰性能强，信号更稳定；

• 可同时处理电流、电压、频率、热电偶、RTD等多种信号；

• 支持一入两出，方便信号分配；

• 精度高、长期稳定性好。

因此，隔离栅已成为现代PLC与DCS系统中不可或缺的信号防护装置。

四

NAMUR标准是什么？

如果说安全栅是防爆系统的“硬件守卫”，那么NAMUR则是为全球防爆系统制定“语言规则”的标准组织。

NAMUR简介

NAMUR，中文译为化学工业测量与控制标准化协会。成立于1949年的德国，NAMUR是国际工业自动化领域最具影响力的用户组织之一。

它专注于制定自动化应用指南，尤其在化工与过程工业中具有极高的权威性。虽然NAMUR本身不发布法律性标准，但其“推荐文件（NE系列）”已成为IEC、EN及国内防爆标准的重要参考。

NAMUR与安全栅：完美的协同体系

NAMUR针对现场信号、防爆接口和系统互通性提出了一系列关键规范，其中与安全栅密切相关的包括：

NE21：规定信号接口抗干扰与抗浪涌要求；

NE43：定义模拟量（4–20mA）信号的故障状态；

NE44：规定回路断线和短路检测方法；

NE89：提出本质安全系统的选型与匹配原则；

NE95：规范设备诊断与通信接口要求。

这些标准的出现，让不同厂商的安全栅、变送器和控制系统能够互相兼容。

例如，根据NE43，控制系统可通过信号电流判断仪表状态：

小于3.6mA→表示断线或仪表故障；

大于21.0mA→表示越上限；

在4–20mA之间→表示信号正常。

正因如此，NAMUR标准成为全球DCS/PLC系统信号诊断的通用语言。

五

NAMUR传感器与安全栅

NAMUR不仅规范了安全栅的性能要求，还定义了NAMUR型二线制传感器的输出特性。这种传感器输出电流极低（通常1mA左右），必须与安全栅配合使用，才能实现稳定可靠的信号传输。

信号类型

NAMUR定义

安全栅作用

二线制开关量

开路：<1.2mA；闭合：>2.1mA

放大信号并限能

模拟量4–20mA

故障：<3.6mA或>21mA

信号诊断与报警

数字/频率信号

符合NE21抗干扰要求

提升抗浪涌能力

因此，在现代化工、制药、石化现场，NAMUR传感器+安全栅几乎已成为本质安全信号链的标准组合。

六

安全栅的正确选型与安装建议

正确选型，是保证系统本安可靠的第一步。

选型时需注意：

明确信号类型（AI、AO、DI、DO）；

确认防爆等级（Exia/Exib）；

核对本安参数匹配（Uo≤Ui，Io≤Ii，Po≤Pi）；

选择符合NAMURNE21/NE43认证的产品；

注意安装方式与通道数是否满足系统要求。

安装时应注意：

齐纳栅必须接地良好（接地电阻≤1Ω）；

隔离栅保持良好通风与间距，避免过热；

信号线与电源线应分槽布线；

端子区分安全区与危险区，标识清晰；

投运前核对信号极性与接线正确性。

七

应用实例

在一家精细化工厂的反应釜液位监控系统中，工程师选用了隔离式安全栅与符合NAMURNE43标准的液位变送器。系统不仅实现了高精度测温，还在雷雨季节中保持稳定运行，信号无漂移、无误报警。

在另一石化管线监测项目中，NAMUR型接近开关与安全栅配合使用，实现了远程限位检测。信号稳定传输超过五年，设备零误动作。看似微不足道的一只安全栅，却在关键时刻守住了整个系统的安全底线。

八

结语

安全栅的存在，就像一位沉默的守护者。它不参与控制，却保护着每一条信号的安全；它不输出能量，却确保危险区的每一份能量都被严密限制。而NAMUR标准的加入，则让这种安全更有章可循。

它为全球防爆系统建立了共同的语言，也让工程师能以更科学、更统一的方式构建安全信号链。

在那条看似平凡的4–20mA信号线上，正是安全栅与NAMUR的默契协作，让工业系统在高效运转的同时，始终保持“本质安全”。

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PROFILE

计为技术工程师

陈工

陈工，是计为自动化资深工程师，长期专注于液位测量设备的现场应用与技术改进，具备丰富的工程实践经验。曾多次参与石化、电力等行业项目，对雷达液位计、磁翻板液位计等仪表的选型、安装与故障分析有深入研究，尤其擅长解决密封、振动、温差等极端工况下的安装问题，帮助客户提升系统稳定性与测量可靠性。

计为专注于物位测量仪表的研发与生产，提供可靠的自动化解决方案。拥有50+项国家专利，荣获国家高新技术企业认证。

封面丨小黄

文字丨陈工

图片丨阿刀

审核丨小田