控制儀表防爆的基本知識

1.1控制儀表防爆的基本知識

爆炸是物質從一種狀態經過物理或化學變化，突然變成另一種狀態，并放出巨大的能力。 急劇速度釋放的能量，將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。爆炸必須具備的3個條件。 ①爆炸性物質：能與氧氣（空氣）反應的物質，包括氣體、液體和固體（氣體：氫氣，乙炔， 甲烷等；液體：酒精，汽油等；固體：粉塵，纖維粉塵等)。②氧氣：空氣。③點燃源：包括明火、電氣火花、靜電火花、高溫、化學反應、光能等。

很多生產場所都會產生某些可燃性物質。煤礦井下約有2/3的場所存在爆炸性物質；化學工業中，約有80%以上的生產車間區域存在爆炸性物質。氧氣：空氣中的氧氣是無處不在的。點燃源：在生產過程中大量使用電氣儀表，各種摩擦的電火花，機械摩擦火花。靜電火花、高溫等不可避免，尤其當儀表、電氣發生故障時更為嚴重。

客觀上很多工業現場滿足爆炸條件。當爆炸性物質與氧氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內時，若存在爆炸源，將會發生爆炸。因此在這些場所使用的儀表和控制系統必須具有防爆性能。

1.1.1 防爆儀表的標準

防爆儀表必須符合國家標準GB 3836. 1《爆炸性環境電防爆電氣設備通用要求》的規定。

1.防爆儀表的分類

按照國標GB3836.1規定，防爆電氣設備分為兩大類。

I類：煤礦井下用電氣設備3II類：工廠用電氣設備。

II類（工廠用）電氣設備又分為8種類型。這8種類型及其標志如表1-2所示。

電動儀表主要有隔爆型（d）和本質安全型（i）兩種。本質安全型又分為兩個等級：ia和ib。

2.防爆儀表的分級和分組

在爆炸性氣體或蒸氣中使用的儀表，有兩方面原因可能引起爆炸：①儀表產生能量過高的電火花或儀表內部因故障產生的火焰通過表殼的縫隙引燃儀表外的氣體或蒸氣；②儀表過 高的表面溫度。因此，根據上述兩個方面對II類防爆儀表進行了分級和分組，規定其適用范圍。

根據標準試驗裝置測得的zui大試驗安全間隙δmax或按IEC79-3方法測得的zui小點燃電流與甲烷測得的zui小點燃電流比值MICR，II類（工廠用）防爆儀表分為A、B、C三級如表 1-3所示。

根據zui高表面溫度，工廠用防爆儀表分為T1?T6六組如表1-4所示。

儀表的zui高表面溫度=實測zui高表面溫度-實測時環境溫度+規定zui高環境溫度。

防爆儀表的分麥和分組，是與易燃易爆氣體或蒸氣的分級和分組相對應的。易燃易爆氣體或蒸氣的分級和分組如表1-5所示。儀表的防爆級別和組別，就是儀表能適應的某種爆炸性氣體混合物的級別和組別，即對于表1-5中相應級、組之上方和左方的氣體或蒸氣的混合物均可以防爆。

3. 防爆儀表的標志

防爆儀表的防爆標志為“Ex”，儀表的防爆等級標志的順序為：防爆型式、類別、級別、 溫度組別

控制儀表常見的防爆等級有iaIICT5和dIIBT3兩種。前者表示II類本質安全型ia等級C級T5組，由表1-3可見，它適用于II溫度組別及其左邊的所有爆炸性氣體或蒸氣的場合；后者表示II類隔爆型B級T3組由表1-3可見，它適用于級別和組別為IIATI、IIAT2、IIAT3、 IIBT1、IIBT2，和IIBT3的爆炸性氣體或蒸氣的場合。

1.1.2 控制儀表的防爆措施 

控制儀表防爆措施主要有隔爆型和本質安全型。

1.隔爆型防爆儀表

采用隔爆型防爆措施的儀表稱隔爆型防爆儀表，其特點是儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內，其表殼強度足夠大，接合面間隙足夠深，zui大的間隙寬度又足夠窄。這樣， 即使儀表因事故在表殼內部產生燃燒或爆炸時，火焰穿過縫隙過程中，受縫隙壁吸熱及阻滯作用，將大大降低其外傳能量和溫度，從而不會引起儀表外部規定的易爆性氣體混合物的爆炸。

隔爆型防爆結構的具體防爆措施是采闬耐壓80?100N/cm2以上的表殼，表殼不得超過由易爆性氣體或蒸氣的引燃溫度所規定的數值。表殼接合面的縫隙寬度及深度， 根據它的容積和易爆性氣體級別采用規定的數值等。

隔爆型防爆儀表安裝及維護正常時，它能達到規定的防爆要求，但是揭開儀表表殼后， 它就失去了防爆性功能，因此不能在通電運行的情況下打開表殼進行檢修或調整。此外，這種防爆結構長期使用后由于表殼接合面的磨損，縫隙寬度將會增大，因而長期使用會逐漸降低防爆性能。

2.本質安全型防爆儀表

采用本質安全型防爆措施的儀表稱本質安全型防爆儀表（簡稱本安儀表)，也稱安全火花型防爆儀表 所謂“安全火花”就是指這種火花的能量很低，它不能使爆炸性混合物發生爆炸：這種防爆結構的儀表 在正常狀態下或規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不會引起規定的易爆性氣體混合物爆炸 正常狀態是指在設計規定條件下的工作狀態，故障狀態是指電路中非保護性元件損壞或產生短路、斷路、接地及電源故障等情況。本質安全型汸爆儀表有兩個ia和ib兩個等級，i*在正常工作、一個和兩個故障狀態時均不能點燃爆炸性氣體混合物：ib級在王常工作和一個故障狀態時不能點燃爆炸性氣體混合物

本質安全型防爆儀表在電路設計上采用低工作電壓和小工作電流。通常采用不大于24VDC工作電壓和不大于20mA的工作電流對處于危險場所的電路，適當選擇電阻、電容 和電感的參數值，用來限制火花能量，使其只產生安全火花；在較大電容和電感回路中并聯雙重化二極管，以消除不安全火花。

常用本安型儀表有電Ⅲ型的差壓變送器、溫度變送器、電/氣閥門定空器以及安全柵等。

必須指出，將本質安全型防爆儀表在其所適用的危險場所中使用，還必須考慮與其配合的儀表及信號線可能對危險場所的影響，應使整個測量或控豈系統具有安全火花防爆性能。

1.1.3控制系統的防爆措施

整個測量或控制系統的防爆性能要符合安全火花防爆要求，必須滿足以下幾點。

(1) 在危險場所使用安全火花型防爆儀表。

(2) 在控制室儀表與危險場所儀表乙間設置安全柵，如圖1-3所示。

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如果上述系統中不采用安全柵，而由分電盤代替， 分電盤只能起信號隔離作用，不能限壓、限流，故該 系統就不再是本質安全防爆系統了。同樣，有了安全柵，但若某個現場儀表不是本安儀表，則該系統也不能保證本質安全的防爆要求。

(3) 按照安全火花防爆的要求進行系統的安裝和維護。