控制仪表防爆的基本知识

1.1控制仪表防爆的基本知识

爆炸是物质从一种状态经过物理或化学变化，突然变成另一种状态，并放出巨大的能力。 急剧速度释放的能量，将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。爆炸必须具备的3个条件。 ①爆炸性物质：能与氧气（空气）反应的物质，包括气体、液体和固体（气体：氢气，乙炔， 甲烷等；液体：酒精，汽油等；固体：粉尘，纤维粉尘等)。②氧气：空气。③点燃源：包括明火、电气火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。

很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿井下约有2/3的场所存在爆炸性物质；化学工业中，约有80%以上的生产车间区域存在爆炸性物质。氧气：空气中的氧气是无处不在的。点燃源：在生产过程中大量使用电气仪表，各种摩擦的电火花，机械摩擦火花。静电火花、高温等不可避免，尤其当仪表、电气发生故障时更为严重。

客观上很多工业现场满足爆炸条件。当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时，若存在爆炸源，将会发生爆炸。因此在这些场所使用的仪表和控制系统必须具有防爆性能。

1.1.1 防爆仪表的标准

防爆仪表必须符合国家标准GB 3836. 1《爆炸性环境电防爆电气设备通用要求》的规定。

1.防爆仪表的分类

按照国标GB3836.1规定，防爆电气设备分为两大类。

I类：煤矿井下用电气设备3II类：工厂用电气设备。

II类（工厂用）电气设备又分为8种类型。这8种类型及其标志如表1-2所示。

电动仪表主要有隔爆型（d）和本质安全型（i）两种。本质安全型又分为两个等级：ia和ib。

2.防爆仪表的分级和分组

在爆炸性气体或蒸气中使用的仪表，有两方面原因可能引起爆炸：①仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表外的气体或蒸气；②仪表过 高的表面温度。因此，根据上述两个方面对II类防爆仪表进行了分级和分组，规定其适用范围。

根据标准试验装置测得的zui大试验安全间隙δmax或按IEC79-3方法测得的zui小点燃电流与甲烷测得的zui小点燃电流比值MICR，II类（工厂用）防爆仪表分为A、B、C三级如表 1-3所示。

根据zui高表面温度，工厂用防爆仪表分为T1〜T6六组如表1-4所示。

仪表的zui高表面温度=实测zui高表面温度-实测时环境温度+规定zui高环境温度。

防爆仪表的分麥和分组，是与易燃易爆气体或蒸气的分级和分组相对应的。易燃易爆气体或蒸气的分级和分组如表1-5所示。仪表的防爆级别和组别，就是仪表能适应的某种爆炸性气体混合物的级别和组别，即对于表1-5中相应级、组之上方和左方的气体或蒸气的混合物均可以防爆。

3. 防爆仪表的标志

防爆仪表的防爆标志为“Ex”，仪表的防爆等级标志的顺序为：防爆型式、类别、级别、 温度组别

控制仪表常见的防爆等级有iaIICT5和dIIBT3两种。前者表示II类本质安全型ia等级C级T5组，由表1-3可见，它适用于II温度组别及其左边的所有爆炸性气体或蒸气的场合；后者表示II类隔爆型B级T3组由表1-3可见，它适用于级别和组别为IIATI、IIAT2、IIAT3、 IIBT1、IIBT2，和IIBT3的爆炸性气体或蒸气的场合。

1.1.2 控制仪表的防爆措施 

控制仪表防爆措施主要有隔爆型和本质安全型。

1.隔爆型防爆仪表

采用隔爆型防爆措施的仪表称隔爆型防爆仪表，其特点是仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内，其表壳强度足够大，接合面间隙足够深，zui大的间隙宽度又足够窄。这样， 即使仪表因事故在表壳内部产生燃烧或爆炸时，火焰穿过缝隙过程中，受缝隙壁吸热及阻滞作用，将大大降低其外传能量和温度，从而不会引起仪表外部规定的易爆性气体混合物的爆炸。

隔爆型防爆结构的具体防爆措施是采闬耐压80〜100N/cm2以上的表壳，表壳不得超过由易爆性气体或蒸气的引燃温度所规定的数值。表壳接合面的缝隙宽度及深度， 根据它的容积和易爆性气体级别采用规定的数值等。

隔爆型防爆仪表安装及维护正常时，它能达到规定的防爆要求，但是揭开仪表表壳后， 它就失去了防爆性功能，因此不能在通电运行的情况下打开表壳进行检修或调整。此外，这种防爆结构长期使用后由于表壳接合面的磨损，缝隙宽度将会增大，因而长期使用会逐渐降低防爆性能。

2.本质安全型防爆仪表

采用本质安全型防爆措施的仪表称本质安全型防爆仪表（简称本安仪表)，也称安全火花型防爆仪表 所谓“安全火花”就是指这种火花的能量很低，它不能使爆炸性混合物发生爆炸：这种防爆结构的仪表 在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸 正常状态是指在设计规定条件下的工作状态，故障状态是指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况。本质安全型汸爆仪表有两个ia和ib两个等级，i*在正常工作、一个和两个故障状态时均不能点燃爆炸性气体混合物：ib级在王常工作和一个故障状态时不能点燃爆炸性气体混合物

本质安全型防爆仪表在电路设计上采用低工作电压和小工作电流。通常采用不大于24VDC工作电压和不大于20mA的工作电流对处于危险场所的电路，适当选择电阻、电容 和电感的参数值，用来限制火花能量，使其只产生安全火花；在较大电容和电感回路中并联双重化二极管，以消除不安全火花。

常用本安型仪表有电Ⅲ型的差压变送器、温度变送器、电/气阀门定空器以及安全栅等。

必须指出，将本质安全型防爆仪表在其所适用的危险场所中使用，还必须考虑与其配合的仪表及信号线可能对危险场所的影响，应使整个测量或控岂系统具有安全火花防爆性能。

1.1.3控制系统的防爆措施

整个测量或控制系统的防爆性能要符合安全火花防爆要求，必须满足以下几点。

(1) 在危险场所使用安全火花型防爆仪表。

(2) 在控制室仪表与危险场所仪表乙间设置安全栅，如图1-3所示。

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如果上述系统中不采用安全栅，而由分电盘代替， 分电盘只能起信号隔离作用，不能限压、限流，故该 系统就不再是本质安全防爆系统了。同样，有了安全栅，但若某个现场仪表不是本安仪表，则该系统也不能保证本质安全的防爆要求。

(3) 按照安全火花防爆的要求进行系统的安装和维护。