首先,簡單理解一下它的核心作用:無源電流隔離器是一種無需獨立電源供電的信號處理設備。 它從輸入信號(通常是4-20mA電流環)中“竊取"微小的能量,為自己供電,并完成信號的隔離、轉換和傳輸。
其最重要的價值在于:
電氣隔離: 切斷地環路,消除不同設備間的電勢差造成的干擾,防止設備損壞。
信號純凈: 提高信號傳輸的抗干擾能力,保證測量和控制精度。
設備保護: 將現場側(可能有過壓、浪涌、雷擊風險)與控制室側昂貴的PLC/DCS系統隔離開。
無源特性: 無需額外布線供電,簡化安裝,特別適合在防爆或供電困難的區域使用。
基于這些特點,其應用場景非常廣泛,主要集中在工業自動化和過程控制領域。
這是經典的應用。當系統中多個設備接地點的電位不一致時,會形成“地環路",產生額外的電流,導致信號測量值跳動、不準甚至損壞設備。
場景舉例:
一臺現場的流量計(在A點接地)輸出4-20mA信號,傳輸到控制室的PLC(在B點接地)。由于A和B兩點之間存在電勢差,信號中會疊加一個干擾電流。在中間串聯一個無源電流隔離器,可以切斷這個地環路,保證PLC接收到純凈的信號。
需要將一個傳感器信號同時送給兩個或多個接收設備(如:送給PLC同時再送給顯示儀表或記錄儀)。
場景舉例:
一個壓力變送器的輸出信號需要同時送入PLC進行控制和中控室的數顯表進行顯示。可以使用一個一入兩出的無源隔離器,它將輸入信號隔離后,復制生成兩個獨立的輸出信號,分別送給PLC和數顯表,避免了設備之間的相互影響。
許多兩線制傳感器需要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,就需要用到此類隔離器。
場景舉例:
一個兩線制的溫度變送器需要24V配電,但現有的PLC模擬量輸入模塊不具備配電功能。可以使用無源隔離器(帶配電功能)。隔離器從外部引入24V電源,一方面為現場的變送器供電,另一方面接收變送器的電流信號,經過隔離后再輸出給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區域,盡可能減少現場供電設備和線纜是重要的安全原則。
場景舉例:
在化工廠的防爆區內,一個氣體檢測儀的信號需要傳送到安全區的控制系統。在此場景下,使用無源電流隔離器是格外合適的選擇,因為它自身不需要電源,能量取自信號線,從根本上避免了電火花產生的風險,符合防爆要求。
不同設備之間的信號參考點可能不兼容,直接連接會導致問題。
場景舉例:
將一臺老舊的設備(接地方式特殊)的信號接入新的DCS系統。為了避免不確定的兼容性問題和新系統被損壞的風險,在信號線中接入一個無源隔離器是最穩妥、安全的做法。
信號在長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中繼和增強的作用,保證信號質量。
場景舉例:
一個遠在500米外的水位計信號,傳輸到中央控制室時變得不穩定。在傳輸線路的中段或接收端前加裝隔離器,可以重塑信號,提高信噪比。
石油化工: 廣泛用于反應釜、儲罐、管道的溫度、壓力、流量、液位信號隔離,是防爆和安全的關鍵組件。
電力行業: 用于發電機、變壓器、配電柜的各種電量(電流、電壓)和非電量(溫度、振動)監測信號的隔離。
水處理/環保: 用于水泵、閥門控制,以及pH值、濁度、流量等監測信號的隔離。
冶金礦山: 環境惡劣,電磁干擾強,大量使用隔離器來保證電機、風機、傳送帶等設備的控制信號穩定。
樓宇自控: 用于冷站、熱站、空調機組中各種傳感器和執行器信號的隔離與分配。
選擇無源電流隔離器,主要是看中其:
安全: 無需外部電源,適合防爆區。
簡便: 節省了電源布線的成本和麻煩,即插即用。
經濟: 通常比有源隔離器成本更低。
可靠: 沒有額外的電源部件,故障點更少。