1.1控制儀表防爆的基本知識

爆炸是物質從一種狀態(tài)經(jīng)過物理或化學變化，突然變成另一種狀態(tài)，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(chǎn)場所都會產(chǎn)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(yè)中，約有80%以上的生產(chǎn)車間區(qū)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(chǎn)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(fā)生故障時更為嚴重。

客觀上很多工業(yè)現(xiàn)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(nèi)時，若存在爆炸源，將會發(fā)生爆炸。因此在這些場所使用的儀表和控制系統(tǒng)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(huán)境電防爆電氣設備通用要求》的規(guī)定。

1.防爆儀表的分類

按照國標GB3836.1規(guī)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(chǎn)生能量過高的電火花或儀表內(nèi)部因故障產(chǎn)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(jù)上述兩個方面對II類防爆儀表進行了分級和分組，規(guī)定其適用范圍。

根據(jù)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(jù)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(huán)境溫度+規(guī)定zui高環(huán)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(nèi)，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(nèi)部產(chǎn)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(guī)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(guī)定的數(shù)值。表殼接合面的縫隙寬度及深度， 根據(jù)它的容積和易爆性氣體級別采用規(guī)定的數(shù)值等。

隔爆型防爆儀表安裝及維護正常時，它能達到規(guī)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(fā)生爆炸：這種防爆結構的儀表 在正常狀態(tài)下或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應均不會引起規(guī)定的易爆性氣體混合物爆炸 正常狀態(tài)是指在設計規(guī)定條件下的工作狀態(tài)，故障狀態(tài)是指電路中非保護性元件損壞或產(chǎn)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(tài)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(tài)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(shù)值，用來限制火花能量，使其只產(chǎn)生安全火花；在較大電容和電感回路中并聯(lián)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(tǒng)具有安全火花防爆性能。

1.1.3控制系統(tǒng)的防爆措施

整個測量或控制系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)就不再是本質安全防爆系統(tǒng)了。同樣，有了安全柵，但若某個現(xiàn)場儀表不是本安儀表，則該系統(tǒng)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(tǒng)的安裝和維護。