首先,簡(jiǎn)單理解一下它的核心作用:無(wú)源電流隔離器是一種無(wú)需獨(dú)立電源供電的信號(hào)處理設(shè)備。 它從輸入信號(hào)(通常是4-20mA電流環(huán))中“竊取"微小的能量,為自己供電,并完成信號(hào)的隔離、轉(zhuǎn)換和傳輸。
其最重要的價(jià)值在于:
電氣隔離: 切斷地環(huán)路,消除不同設(shè)備間的電勢(shì)差造成的干擾,防止設(shè)備損壞。
信號(hào)純凈: 提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力,保證測(cè)量和控制精度。
設(shè)備保護(hù): 將現(xiàn)場(chǎng)側(cè)(可能有過(guò)壓、浪涌、雷擊風(fēng)險(xiǎn))與控制室側(cè)昂貴的PLC/DCS系統(tǒng)隔離開(kāi)。
無(wú)源特性: 無(wú)需額外布線(xiàn)供電,簡(jiǎn)化安裝,特別適合在防爆或供電困難的區(qū)域使用。
基于這些特點(diǎn),其應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛,主要集中在工業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程控制領(lǐng)域。
這是經(jīng)典的應(yīng)用。當(dāng)系統(tǒng)中多個(gè)設(shè)備接地點(diǎn)的電位不一致時(shí),會(huì)形成“地環(huán)路",產(chǎn)生額外的電流,導(dǎo)致信號(hào)測(cè)量值跳動(dòng)、不準(zhǔn)甚至損壞設(shè)備。
場(chǎng)景舉例:
一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)的流量計(jì)(在A點(diǎn)接地)輸出4-20mA信號(hào),傳輸?shù)娇刂剖业腜LC(在B點(diǎn)接地)。由于A和B兩點(diǎn)之間存在電勢(shì)差,信號(hào)中會(huì)疊加一個(gè)干擾電流。在中間串聯(lián)一個(gè)無(wú)源電流隔離器,可以切斷這個(gè)地環(huán)路,保證PLC接收到純凈的信號(hào)。
需要將一個(gè)傳感器信號(hào)同時(shí)送給兩個(gè)或多個(gè)接收設(shè)備(如:送給PLC同時(shí)再送給顯示儀表或記錄儀)。
場(chǎng)景舉例:
一個(gè)壓力變送器的輸出信號(hào)需要同時(shí)送入PLC進(jìn)行控制和中控室的數(shù)顯表進(jìn)行顯示??梢允褂靡粋€(gè)一入兩出的無(wú)源隔離器,它將輸入信號(hào)隔離后,復(fù)制生成兩個(gè)獨(dú)立的輸出信號(hào),分別送給PLC和數(shù)顯表,避免了設(shè)備之間的相互影響。
許多兩線(xiàn)制傳感器需要PLC或DCS卡件提供配電(通常是24V DC)才能工作。但如果卡件不支持配電,或者需要隔離時(shí),就需要用到此類(lèi)隔離器。
場(chǎng)景舉例:
一個(gè)兩線(xiàn)制的溫度變送器需要24V配電,但現(xiàn)有的PLC模擬量輸入模塊不具備配電功能??梢允褂?span style="font-weight: 600;">無(wú)源隔離器(帶配電功能)。隔離器從外部引入24V電源,一方面為現(xiàn)場(chǎng)的變送器供電,另一方面接收變送器的電流信號(hào),經(jīng)過(guò)隔離后再輸出給PLC的不配電輸入通道。
在石油、化工、天然氣等存在爆炸性氣體的危險(xiǎn)區(qū)域,盡可能減少現(xiàn)場(chǎng)供電設(shè)備和線(xiàn)纜是重要的安全原則。
場(chǎng)景舉例:
在化工廠的防爆區(qū)內(nèi),一個(gè)氣體檢測(cè)儀的信號(hào)需要傳送到安全區(qū)的控制系統(tǒng)。在此場(chǎng)景下,使用無(wú)源電流隔離器是格外合適的選擇,因?yàn)樗陨聿恍枰娫矗芰咳∽孕盘?hào)線(xiàn),從根本上避免了電火花產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn),符合防爆要求。
不同設(shè)備之間的信號(hào)參考點(diǎn)可能不兼容,直接連接會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。
場(chǎng)景舉例:
將一臺(tái)老舊的設(shè)備(接地方式特殊)的信號(hào)接入新的DCS系統(tǒng)。為了避免不確定的兼容性問(wèn)題和新系統(tǒng)被損壞的風(fēng)險(xiǎn),在信號(hào)線(xiàn)中接入一個(gè)無(wú)源隔離器是最穩(wěn)妥、安全的做法。
信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸中容易受到電磁干擾而衰減或失真。隔離器可以起到信號(hào)中繼和增強(qiáng)的作用,保證信號(hào)質(zhì)量。
場(chǎng)景舉例:
一個(gè)遠(yuǎn)在500米外的水位計(jì)信號(hào),傳輸?shù)街醒肟刂剖視r(shí)變得不穩(wěn)定。在傳輸線(xiàn)路的中段或接收端前加裝隔離器,可以重塑信號(hào),提高信噪比。
石油化工: 廣泛用于反應(yīng)釜、儲(chǔ)罐、管道的溫度、壓力、流量、液位信號(hào)隔離,是防爆和安全的關(guān)鍵組件。
電力行業(yè): 用于發(fā)電機(jī)、變壓器、配電柜的各種電量(電流、電壓)和非電量(溫度、振動(dòng))監(jiān)測(cè)信號(hào)的隔離。
水處理/環(huán)保: 用于水泵、閥門(mén)控制,以及pH值、濁度、流量等監(jiān)測(cè)信號(hào)的隔離。
冶金礦山: 環(huán)境惡劣,電磁干擾強(qiáng),大量使用隔離器來(lái)保證電機(jī)、風(fēng)機(jī)、傳送帶等設(shè)備的控制信號(hào)穩(wěn)定。
樓宇自控: 用于冷站、熱站、空調(diào)機(jī)組中各種傳感器和執(zhí)行器信號(hào)的隔離與分配。
選擇無(wú)源電流隔離器,主要是看中其:
安全: 無(wú)需外部電源,適合防爆區(qū)。
簡(jiǎn)便: 節(jié)省了電源布線(xiàn)的成本和麻煩,即插即用。
經(jīng)濟(jì): 通常比有源隔離器成本更低。
可靠: 沒(méi)有額外的電源部件,故障點(diǎn)更少。
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