1.1控制儀表防爆的基本知識(shí)

爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)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(gè)條件。 ①爆炸性物質(zhì)：能與氧氣（空氣）反應(yīng)的物質(zhì)，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(diǎn)燃源：包括明火、電氣火花、靜電火花、高溫、化學(xué)反應(yīng)、光能等。

很多生產(chǎn)場(chǎng)所都會(huì)產(chǎn)生某些可燃性物質(zhì)。煤礦井下約有2/3的場(chǎng)所存在爆炸性物質(zhì)；化學(xué)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(zhì)。氧氣：空氣中的氧氣是無(wú)處不在的。點(diǎn)燃源：在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用電氣儀表，各種摩擦的電火花，機(jī)械摩擦火花。靜電火花、高溫等不可避免，尤其當(dāng)儀表、電氣發(fā)生故障時(shí)更為嚴(yán)重。

客觀上很多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)滿足爆炸條件。當(dāng)爆炸性物質(zhì)與氧氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，若存在爆炸源，將會(huì)發(fā)生爆炸。因此在這些場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)

防爆儀表必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3836. 1《爆炸性環(huán)境電防爆電氣設(shè)備通用要求》的規(guī)定。

1.防爆儀表的分類

按照國(guó)標(biāo)GB3836.1規(guī)定，防爆電氣設(shè)備分為兩大類。

I類：煤礦井下用電氣設(shè)備3II類：工廠用電氣設(shè)備。

II類（工廠用）電氣設(shè)備又分為8種類型。這8種類型及其標(biāo)志如表1-2所示。

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

2.防爆儀表的分級(jí)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(guò)高的電火花或儀表內(nèi)部因故障產(chǎn)生的火焰通過(guò)表殼的縫隙引燃儀表外的氣體或蒸氣；②儀表過(guò) 高的表面溫度。因此，根據(jù)上述兩個(gè)方面對(duì)II類防爆儀表進(jìn)行了分級(jí)和分組，規(guī)定其適用范圍。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)裝置測(cè)得的zui大試驗(yàn)安全間隙δmax或按IEC79-3方法測(cè)得的zui小點(diǎn)燃電流與甲烷測(cè)得的zui小點(diǎn)燃電流比值MICR，II類（工廠用）防爆儀表分為A、B、C三級(jí)如表 1-3所示。

根據(jù)zui高表面溫度，工廠用防爆儀表分為T(mén)1?T6六組如表1-4所示。

儀表的zui高表面溫度=實(shí)測(cè)zui高表面溫度-實(shí)測(cè)時(shí)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(jí)和分組相對(duì)應(yīng)的。易燃易爆氣體或蒸氣的分級(jí)和分組如表1-5所示。儀表的防爆級(jí)別和組別，就是儀表能適應(yīng)的某種爆炸性氣體混合物的級(jí)別和組別，即對(duì)于表1-5中相應(yīng)級(jí)、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(biāo)志

防爆儀表的防爆標(biāo)志為“Ex”，儀表的防爆等級(jí)標(biāo)志的順序?yàn)椋悍辣褪健㈩悇e、級(jí)別、 溫度組別

控制儀表常見(jiàn)的防爆等級(jí)有iaIICT5和dIIBT3兩種。前者表示II類本質(zhì)安全型ia等級(jí)C級(jí)T5組，由表1-3可見(jiàn)，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(chǎng)合；后者表示II類隔爆型B級(jí)T3組由表1-3可見(jiàn)，它適用于級(jí)別和組別為IIATI、IIAT2、IIAT3、 IIBT1、IIBT2，和IIBT3的爆炸性氣體或蒸氣的場(chǎng)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(zhì)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(diǎn)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(qiáng)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(shí)，火焰穿過(guò)縫隙過(guò)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(huì)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(jié)構(gòu)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(guò)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(jí)別采用規(guī)定的數(shù)值等。

隔爆型防爆儀表安裝及維護(hù)正常時(shí)，它能達(dá)到規(guī)定的防爆要求，但是揭開(kāi)儀表表殼后， 它就失去了防爆性功能，因此不能在通電運(yùn)行的情況下打開(kāi)表殼進(jìn)行檢修或調(diào)整。此外，這種防爆結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用后由于表殼接合面的磨損，縫隙寬度將會(huì)增大，因而長(zhǎng)期使用會(huì)逐漸降低防爆性能。

2.本質(zhì)安全型防爆儀表

采用本質(zhì)安全型防爆措施的儀表稱本質(zhì)安全型防爆儀表（簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)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(yīng)均不會(huì)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(shè)計(jì)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(hù)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(zhì)安全型汸爆儀表有兩個(gè)ia和ib兩個(gè)等級(jí)，i*在正常工作、一個(gè)和兩個(gè)故障狀態(tài)時(shí)均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物：ib級(jí)在王常工作和一個(gè)故障狀態(tài)時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物

本質(zhì)安全型防爆儀表在電路設(shè)計(jì)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(duì)處于危險(xiǎn)場(chǎng)所的電路，適當(dāng)選擇電阻、電容 和電感的參數(shù)值，用來(lái)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(mén)定空器以及安全柵等。

必須指出，將本質(zhì)安全型防爆儀表在其所適用的危險(xiǎn)場(chǎng)所中使用，還必須考慮與其配合的儀表及信號(hào)線可能對(duì)危險(xiǎn)場(chǎng)所的影響，應(yīng)使整個(gè)測(cè)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(gè)測(cè)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(diǎn)。

(1) 在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用安全火花型防爆儀表。

(2) 在控制室儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所儀表乙間設(shè)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(pán)代替， 分電盤(pán)只能起信號(hào)隔離作用，不能限壓、限流，故該 系統(tǒng)就不再是本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)了。同樣，有了安全柵，但若某個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表不是本安儀表，則該系統(tǒng)也不能保證本質(zhì)安全的防爆要求。

(3) 按照安全火花防爆的要求進(jìn)行系統(tǒng)的安裝和維護(hù)。