P+F KFD2-VR4-Ex1.26 是倍加福公司KFD2系列中的一款高性能、通道式隔离安全栅,专用于本质安全防爆应用。它将来自危险区域(Zone 0/1/2)的无源干接点信号(如机械开关、继电器触点)安全地隔离、转换并放大,驱动安全区域的三路继电器输出,同时为危险侧现场仪表提供本安电源,是实现开关量信号安全传输和逻辑控制的关键接口设备。
应用场景:
在渤海湾一座大型海上钻井平台的原油处理模块上,遍布着大量的压力开关、液位开关和火焰探测器。这些位于潜在爆炸性气体环境(Zone 1)中的设备,其简单的“开/关”状态信号必须安全可靠地传递到位于安全区的紧急关断系统(ESD)。P+F KFD2-VR4-Ex1.26在这里扮演着“安全信使”和“功率限制者”的双重角色。它将现场开关的干接点状态,通过内部的安全隔离屏障,无失真地传递到安全侧,并驱动三个独立的继电器。这些继电器触点可以直接接入ESD逻辑控制器,触发关断阀门或停泵。更重要的是,它严格限制输往危险区域的能量,确保即使其内部电路故障,也不会产生足以引燃爆炸性气体的电火花,为平台构建了至关重要的安全屏障。
核心参数速览:
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
产品型号 | KFD2-VR4-Ex1.26 |
制造商 | Pepperl+Fuchs (倍加福) |
产品类别 | 隔离式安全栅 / 继电器放大器 (用于数字量输入) |
防爆认证 | [Ex ia] IIC / [Ex ia Da] IIIC T6, 适用于气体和粉尘危险区域 (Zone 0/1/2, 20/21/22) |
危险侧输入 | 1路, 适用于干接点或NAMUR传感器 (符合DIN EN 60947-5-6) |
安全侧输出 | 3路继电器输出, 触点容量: 2 A @ 230 VAC / 30 VDC |
继电器触点形式 | 3个独立的SPDT (单刀双掷, C型) 转换触点 |
供电电压 | 20 - 253 VAC / 20 - 300 VDC (宽范围供电) |
本安参数 (Ui, Ii, Pi) | 例如: Ui=250V, Ii=93mA, Pi=0.83W (具体值以认证文件为准) |
响应时间 | ≤ 10 ms (典型) |
安全隔离 | 输入、输出、电源之间, 测试电压 ≥ 2.5 kV AC |
LED 状态指示 | 电源 (绿色), 输入状态, 继电器状态, 故障指示 |
安装方式 | 标准35 mm DIN导轨安装, 紧凑型设计 |
工作温度 | -20°C 至 +60°C |
技术原理与创新价值:
创新点1:三重隔离与本质安全能量限制。
KFD2-VR4-Ex1.26 的核心是其内部精密的安全隔离屏障。该屏障在电源端、危险侧输入端和安全侧输出端之间实现了三重电气隔离,隔离电压高达2.5kV以上,彻底阻断了危险区域与安全区域之间可能存在的危险能量传递和地环路干扰。同时,其危险侧电路严格遵循本质安全设计标准,通过限流、限压和储能元件控制,将输出到现场的能量限制在绝对安全的水平以下,即使发生故障,能量也不足以引燃指定的爆炸性气体混合物。
创新点2:灵活的信号适配与强大的继电器驱动。
该模块不仅能接受简单的干接点信号,还兼容NAMUR型接近传感器。NAMUR传感器是一种特殊的双线制开关,其信号特性(短路/开路电流)能被安全栅精确识别,从而区分“正常操作”、“故障开路”和“故障短路”状态,提供更高的诊断能力。在安全侧,它提供了三组独立的、强大的C型继电器触点。每个触点均可独立配置为常开或常闭,触点容量高达2A,足以直接驱动小型接触器、报警灯或作为PLC的高可靠性数字量输入,提供了极大的控制灵活性。
创新点3:全面的诊断功能与紧凑的模块化设计。
模块正面配备了多颗高亮度LED指示灯,清晰显示供电状态、输入信号状态、每个继电器的工作状态以及内部故障(如回路开路/短路)。这种直观的诊断功能使得故障排查快速而直接。其模块化设计宽度极窄,可并排高密度安装在DIN导轨上,极大节省了控制柜空间。免螺丝的弹簧压线端子,使得接线快速、可靠且抗振动,大幅提高了安装效率。
应用案例与行业价值:
案例:化工厂溶剂回收装置安全联锁系统改造。
装置区有多个用于监测储罐液位高高位和反应釜压力高高位的本安型机械开关,其信号需要送入SIS系统进行联锁逻辑判断,并同时驱动现场报警灯。
应用流程: 每个关键开关信号连接至一台P+F KFD2-VR4-Ex1.26的输入端。安全栅为开关提供本安电源并监测其状态。其三个继电器输出被配置为:继电器1的常开触点送入SIS控制器作为联锁输入;继电器2的常开触点驱动控制室内的报警指示灯;继电器3的常闭触点用于在安全栅自身故障时触发一个系统故障报警。
带来的改进: 改造后,系统获得了多重提升:1)安全性:完全满足SIL2等级回路对安全接口设备的要求,为SIS提供了经过认证的安全隔离。2)可靠性:继电器触点的直接驱动能力,避免了信号经过中间转换的延迟和不确定性。3)可维护性:清晰的LED指示让维护人员能瞬间判断是现场开关故障、线路问题还是安全栅自身问题,平均故障修复时间缩短了70%。项目经理评价:“KFD2-VR4-Ex1.26就像一专多能的‘安全接口工程师’。它用一个模块解决了隔离、转换、配电和驱动四个问题,而且诊断一目了然。这让我们的SIS系统不仅更安全,也更‘聪明’和易于维护。”


相关产品组合方案:
KFD2-SOT2-Ex2: 倍加福同系列的温度变送器输入安全栅,用于连接热电偶或RTD,与处理开关量的KFD2-VR4-Ex1.26互补,覆盖模拟量和数字量信号。
KFD2-STC4-Ex1: 4通道模拟量输入(4-20mA)安全栅,适用于多路变送器信号的高密度隔离采集。
KFD0-CS-Ex1: 齐纳安全栅,一种更经济的方案,用于仅需能量限制而不需要信号调理或继电器输出的简单开关量或模拟量回路。
隔离式继电器 (如RIF系列): 当需要更多路数或不同触点容量的继电器输出时,可与KFD2-VR4配合使用,由其驱动。
本安型接近开关 (如倍加福NJ系列): NAMUR型传感器,与KFD2-VR4-Ex1.26完美匹配,用于危险区域的物体检测、位置测量等。
DIN导轨供电电源: 为安装在导轨上的KFD2-VR4-Ex1.26及其他安全栅提供稳定、可靠的24VDC或交流电源。
防爆接线盒与电缆密封接头: 用于在现场危险区域侧,规范地连接现场仪表电缆与通往安全栅的本安电缆。
配置与诊断软件 (如PACTware): 配合倍加福的DTM,可对支持软件配置的智能型安全栅进行参数设置和高级诊断(注:KFD2-VR4-Ex1.26通常为硬接线配置,但软件可用于系列管理)。
安装维护与全周期支持:
P+F KFD2-VR4-Ex1.26 的安装必须严格遵守本安系统安装规范(如IEC 60079-14)。安装前需确认供电电压在允许范围内。将其卡入35mm DIN导轨,使用弹簧压线端子完成电源、输入和输出线路的连接。至关重要的一点是:必须确保安全区域侧与非本安设备之间、以及危险区域侧与本安设备之间的电缆分开敷设,并做好永久性接地。
日常维护主要是观察LED状态指示灯。绿色电源灯常亮表示供电正常;输入/输出灯指示信号状态。若故障灯亮起,需根据手册排查输入回路开路/短路或内部故障。模块本身可靠性高,无需定期校准。