儀表的防爆問題

儀表的防爆問題

儀表廣泛應用于石油、化工、煤炭、冶金、建材等工業生產部門，而有很多生產工序又是在有易燃易爆氣體或粉塵的環境里進行的，危及人身和設備的事故隨時可能發生，必須對所有電動儀表提出防爆要求。從某種意義上說，防爆問題能否解決，也是電動儀表能否取代氣動儀表用于危險場所的關鍵。

防爆技術的研究首先在煤礦受到重視，主要針對井下電氣設備的防爆，隨后逐漸發展為各種易燃易爆場所使用的自動化儀表的防爆。與此相應，國內外都相繼制定了有關標準。我國國家標準《爆炸性氣體環境用電氣設備通用要求》（GB 3836.1—2000)就是針對應用于易燃易爆場所的一切電氣設備制定的 其中包括自動化儀表。

國內外電氣設備的制造行業，在防爆設計上無非采取兩種途徑_：其一是在結構上用隔離措施，把電路和周圍環境隔絕，使電路正常工作時所產生的熱量和故障狀態下形成的電火花及高溫局限于密閉殼體之內，不致把外界易燃易爆氣體引燃；另一種途徑是從電路的能量上加以限制，使電路無論在正常工作中或發生短路、斷路等故障狀態下，所產生的火花都不足以引燃易燃易爆氣體，它所產生的溫度也不足以使易燃易爆物自燃。

前一途徑主要靠結構上防范，可稱為“結構防爆"；后一途徑是從根本上排除發生災害的可能性，其措施更為積極，稱為“本質安全防爆"，簡稱“本安防爆"。

結構防爆的具體措施主要有以下幾種。

(1) 采用嚴密的外殼，符合規定的螺紋和高質量的密封墊，并且在導線引出口上采用特殊結構的密封接口。外殼材料，如為鋁合金，其含鎂量應有限制。外殼以內除電路器件外， 應有一定的空間容積，使內部氣體有膨脹的余地。

(2) 向外殼里輸送潔凈的壓縮空氣，使殼內維持正壓，周圍易燃易爆氣體不能進入，從而防止它與電路直接接觸。這種辦法需要有氣源和管路。

(3) 在外殼里充油，電路浸沒在油里，其熱量被油帶走，火花被油所熄滅，也起了電路和周圍氣體隔離的作用。高壓電路的油開關就是靠油熄滅電弧的。

(4) 在電路和外殼間的空隙里充填石英砂，也起熄弧和隔熱的作用，某些熔斷器的瓷管 里就采用充砂的措施。

在儀表方面，通常稱為“隔爆型"的儀表，多半采用上述*種措施。至于充油、充砂及正壓措施 因其不夠方便，很少用在儀表中。比較完善的防爆儀表不是靠結構防爆措施，而是靠設計本質安全防爆電路，構成“本安型"儀表。在易燃易爆場所使用的電 氣設備和儀表不一定都需要特殊的防爆設計。根據GB3836.1的規定，電壓不超過1.2V, 電流不超過0.1A，且其能量不超過20W或功率不超過25mW的電氣設備，經檢驗單位認可后，允許直接使用于工廠爆炸性氣體環境中和煤礦的井下。某些傳感器及敏感元件， 如熱電偶、熱電阻、光敏電池等，就屬于這類電氣設備。但是必須注意，這類簡單元件和其他儀表配套使用時，要考慮配套儀表的安全性。不但如此，由于配套儀表往往安裝在遠離傳感器或敏感元件的地點，所以應考慮信號導線及配套儀表發生的故障對危險場所產生的影響。

可見，單純考慮儀表本身的防爆是不夠的，即使儀表內部電路設計得完吳無缺，達到本質安全防爆的要求，也只能稱得上是本質安全儀表，而不能構成本質安全系統絕大多數自動化儀表不是孤立的，要有電源供電，要有信號線傳遞信息。若這些導線帶有較高電壓或有較大電流，對易燃易爆場所就是一種威脅。即使正常狀態下的電壓和電流都很小，不足以釀成災禍，還應考慮故障狀態下的各種表現。例如 熱電偶本身雖然是相當安全的，但它的導線和溫度變送器相連，如果溫度變送器出現故障，高電壓或大電流就會經過導線傳到熱電偶 的安裝地點。為了防止意外，溫度變送器的電源要采取隔離措施，避免共模高壓傳遞，并且在導線上加限流電阻，以免短路時電流過大。對于差壓變送器，只有利用安全柵，才能構成本質安全系統。

總之，本質安全儀表的電路在規定的試驗條件下，無論正常工作或故障狀態下所產生熱效應和火花 均不能點燃規定的爆炸性混合物。本質安全系統固然應由本質安全儀表組成， 但這只是必要條件而不是充分條件，還必須采取措施防止外界各種足以點燃爆炸性混合物的 能量進人危險場所。