EXPO ETM-IS 31-001 是俄罗斯（或独联体地区）知名防爆设备制造商 “ЭКСПО” (EXPO) 生产的一款本质安全型（Intrinsic Safety）信号隔离式安全栅。它安装在安全区（控制室或机柜）与非危险区/危险区（现场）的交界处，通过电气隔离和能量限制的双重机制，确保传输到危险区域（如Zone 1, Zone 2）的电压、电流和能量被严格限制在不会引燃可燃性气体的安全水平以下，同时实现信号的精确传输与转换。
应用场景：
在西伯利亚一座大型天然气净化厂的脱硫装置区（被划分为Zone 1爆炸性气体环境），需要对反应罐内的压力和温度进行连续监测。安装在罐体上的本质安全型压力变送器和热电偶需要将4-20mA和mV信号传回数百米外的中央控制室DCS。若直接将信号电缆引入控制室，一旦控制室设备故障产生高能量窜入，电缆将成为将危险能量传递至现场的火花风险源。通过在安全区机柜内安装一排 EXPO ETM-IS 31-001 安全栅，此风险被彻底消除。来自现场变送器的微弱信号首先进入安全栅的“危险侧”，安全栅内部的隔离电路在电气上将其与“安全侧”完全隔开，并通过精密电路将信号无失真地传递给DCS。更重要的是，安全栅的“危险侧”输出严格遵循本质安全参数（Ui, Ii, Pi, Ci, Li），即使安全侧发生故障，传递到危险现场的能量也绝对不足以引燃天然气。该系统通过了严苛的IECEx和ATEX认证，是保障该高风险工艺区域实现连续、安全监控的法规符合性基石。
核心参数速览：
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
产品型号 | ETM-IS 31-001 |
制造商 | ЭКСПО (EXPO， 俄罗斯主要防爆设备商) |
产品类别 | 本质安全型信号隔离式安全栅 |
防爆认证 | IECEx, ATEX 认证， 适用于 Zone 1/21, IIC, T6 组别（需查验具体证书） |
输入信号 (危险侧) | 通常为 4-20mA 两线制变送器 输入 (为变送器配电)， 或其他模拟量信号 |
输出信号 (安全侧) | 通常为 4-20mA 或 1-5V 模拟量输出至 DCS/PLC |
电源供应 | 安全侧供电， 典型为 24 VDC (来自安全区电源) |
隔离能力 | 输入、输出、电源之间 1500 VAC 三端口电气隔离 |
精度 | 高精度， 典型 ≤ 0.1% F.S. |
响应时间 | < 10 ms (典型值) |
本质安全参数 | 明确规定的 Ui (最大输入电压)， Ii (最大输入电流)， Pi (最大输入功率)， Ci, Li， 用于与现场仪表计算系统兼容性 |
工作温度 | -20℃ ~ +60℃ (宽温工业设计) |
安装方式 | DIN导轨安装， 紧凑型设计 |
通道数 | 通常为 单通道 模块 |
技术原理与创新价值：
ETM-IS 31-001 的设计核心是在“安全”与“危险”之间建立一道不可逾越的“能量防火墙”，其技术价值体现在多重保护与高保真信号的统一：
创新点1：三重隔离与能量限制的复合安全架构。 与简单的齐纳式安全栅（依赖熔断器和齐纳二极管）不同，隔离式安全栅采用了更先进的架构。它通过变压器耦合或光电耦合实现输入、输出和电源之间的电气隔离，这首先在物理上切断了危险能量直接传导的路径。其次，在输入（危险侧）回路中，设置了由电阻、快速反应半导体等构成的多重限压、限流电路，确保任何故障条件下，输出到危险区的电压（Uo）和电流（Io）被钳制在本质安全限值内。最后，其内部电路本身的功耗设计极低，保证可用能量（Po）极小。这种“隔离+限能”的双保险设计，安全性远高于齐纳栅。
创新点2：对两线制变送器的“活线”配电与信号处理。 ETM-IS 31-001 通常设计为能够为连接在危险侧的两线制4-20mA变送器提供本质安全型的工作电源（通常为12-28V DC， 受限能电路限制）。它从安全侧获取能量，经隔离和限能后为变送器供电，同时精确测量变送器回路中随过程变量变化的电流，并将其隔离转换后输出。这一功能将电源、信号传输和安全隔离完美集成于单一模块，简化了系统接线，是过程自动化中最经典的应用。
创新点3：全面的认证与系统兼容性设计。 该产品通过了国际广泛认可的IECEx和ATEX认证，这意味着其设计、制造和测试符合最严格的国际防爆标准。其产品铭牌和文档会清晰标注防爆标志（如 Ex ia IIC T6 Ga）和关键的本质安全参数。这些参数是进行“实体概念”系统验证的基础：工程师必须确保现场仪表（如变送器）的电容（Ci）和电感（Li）与安全栅允许的负载参数（Co， Lo）相匹配，电缆的分布参数也需计算在内。这种系统化的安全工程方法，确保了从控制室到现场传感器的整个回路都处于本质安全状态。
应用案例与行业价值：
哈萨克斯坦某大型油田的原油中转站，其储罐区与装车栈桥均属于Zone 1危险区域。为进行库存管理和贸易交接，需要在每个储罐上安装高精度液位计（雷达或静压式），并将数据远传至计量间。
应用流程： 每个液位计的4-20mA输出信号，通过现场本安接线盒汇总后，经由敷设在防爆电缆桥架内的专用电缆，引至计量间的安全区机柜。机柜内为每个回路配置了一块 EXPO ETM-IS 31-001 安全栅。安全栅为液位计提供本安电源，并接收其信号。
行业价值： 这套基于 ETM-IS 31-001 的本质安全系统，带来了多重效益：1) 安全合规：完全满足当地及国际油气行业的强制性防爆规范，顺利通过安全验收。2) 维护便利：在保证安全的前提下，允许在不停产、不放空储罐的情况下，对安全栅或后方系统进行“带电”维护和校准，极大提高了系统可用性。3) 信号质量：隔离设计有效消除了长距离信号传输中可能遇到的地环路干扰和共模电压，确保了贸易计量级数据的高精度和稳定性。项目安全工程师指出：“在油气行业，安全不是选择题。 ETM-IS 31-001 这类经过国际认证的隔离栅，为我们提供了可验证的、工程化的安全解决方案。它让我们在实现高精度自动化的同时，能将爆炸风险降至理论最低，这是现代工业生产的底线。”
相关产品组合方案：
构建一个完整的本质安全测量/控制回路，需要以下组件与 ETM-IS 31-001 协同工作：
现场本质安全型仪表：如 EXPO 或其他品牌的 IS 型压力变送器、温度变送器、液位计、阀门定位器等，其自身参数（Ui， Ii， Pi， Ci， Li）必须与安全栅兼容。
安全区供电电源：为安全栅机柜供电的 24VDC 冗余/非冗余开关电源，需具有低纹波、高稳定性。
本安系统机柜与导轨：安装在安全区的专用机柜，内部安装DIN导轨，用于集中安装多台 ETM-IS 31-001 及其他相关模块。
本质安全接地系统：独立、低阻抗的接地汇流排，用于连接所有安全栅的接地端子（如果要求），这是确保限能功能有效的重要环节。
防爆接线盒与电缆：用于危险区域现场信号汇集的 防爆认证接线盒，以及具有适当电容/电感参数的 本质安全型专用屏蔽电缆。
同系列其他型号安全栅：如用于热电偶（mV）、数字量输入（DI）、数字量输出（DO）或HART信号透传的专用隔离栅型号。
系统设计计算软件/工具：用于校验整个本质安全回路的参数兼容性（电缆长度、仪表参数、安全栅参数），确保系统符合“实体概念”。
认证与文档：全套的 防爆合格证书、控制图、安装使用说明书，是审计和验收的必备文件。
安装维护与全周期支持：
ETM-IS 31-001 必须严格按照安装说明书和防爆工程规范进行安装。关键点包括：只能安装在安全区；接地端子（如配备）必须可靠连接到独立的本质安全接地系统；输入/输出端子必须正确区分“危险侧”与“安全侧”，严禁接反；接线应牢固，使用合适的电缆密封接头。日常维护主要是定期检查模块工作指示灯状态，利用过程校准器在安全侧进行信号精度校验。
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