仪表防爆原理与本质安全技术综述

1、仪 表 防 爆 原 理 与 本 质 安 全 技 术爆炸 是 怎样 发生 的？当下 列 三个 条件 同时 满足 时， 爆炸就 会发生 ：1. 现 场存 在易 爆物 质， 如易 爆气 体。2. 现 场存 在氧 气。3. 现 场存 在引 爆源 ，如 足够 能量 的火 花或 足 够高 的物 体表 面温 度。仪表 防 爆原 理显然 ，消除上 述三 个条 件中 的任 何 一个 ，就能 防爆 。由 于氧 气无 处不 在，难以 控制 。所以 ，控 制易 爆气 体和 引爆 源 为两 个最 常用 的防 爆原 理。而 在 仪表行业 还有第三 个原理 ， 即控 制爆 炸范 围。原理 一控 制易 爆 气体人为 地 在危

2、 险现 场营 造出 一个 没有易 爆气体 的空 间 ，将 仪表安 装其 中。典 型代表 为正压 型 防爆 方法Ex p。工 作 原理 是在 一个 密封 的箱 体内 ，充 满不 含易 爆气 体的 洁净空 气 或惰 性气 体，并 保 持箱 内气 压略 大于 箱外 气压 ，而 将仪 表安 装在 箱内 。常 用于在 线 分析 仪表 的防 爆和 将计 算机、 PLC 、操 作 站、打 印 机或 其他 仪表 置于 现场 的正压 型 防爆 仪表 盘。原理 二控 制爆 炸 范围人为 地 将爆 炸局 限在 一个 有限 的范围 内 ，使该 范围 内 的爆 炸不 至于 引起 更大 范围 的爆炸 。典 型代 表为 隔

3、爆 型防 爆 方法 Ex d 。工 作原 理 是为 仪表 设计 一个 足够 坚固 的外壳 或 将仪 表及 电器 安置 在一 个足够 坚固的 壳体 内 ，严 格地按 标准 设计 ，制 造和 安装所 有 的界 面，使 在机壳内 发生 的爆 炸不 至于 引 发 机壳 外 危险 性气体 的 爆炸 。显 然 ，这是 一 种苛 刻的 防爆 方法 。不 仅设 计和 制造 的规 范极 其严 格，而 且 安装 ，接 线和 维修的 操 作规 程也 非常 严格 ，容 不得一 点差错 。原理 三 控 制引 爆 源人为 地 消除 引爆 源，既 消 除足 以引 爆的 火花 ，又 消除 足以 引爆 的仪 表表 面温 升 。

4、典型代 表 为本 质安 全防 爆方 法 Ex i 。工 作原 理是 利用 安全 栅技 术 ，将 提 供给 现场 仪表的 电 能量 限制 在既 不能 产生 足以引 爆的火 花 ，又 不 能产 生足 以引 爆的 仪表 表面 温1升的 安 全范 围内 。依 照 中国 国 家标 准和 国际 标准 ，当 安全 栅安 全区 一侧 所接设备 发生任 何 故障（ 不 超过 250V 电压 ）时 ，本 质安 全 防爆 方 法能 确保 现 场的防 爆安全 。 Ex ia 级本 质 安全 设备 在正 常工 作、 发生 一个 故障 、 发生 两个 故障 时均 不能 点燃 爆炸性 气 体混 合物 。本 质 安全 防 爆

5、方 法能 确保 对现 场仪 表进行带 电拆 装、检 查和维 修时的 防 爆安 全。显 而 易见 ，本 质安 全法是最 安全 可靠 的防 爆方 法。因 此 ，被 允许 用在最 危 险的 场合 。危险 场 合危 险性 的分 级那么 ，如 何评 价现 场的 危险 性 呢？ 国际 上有 两种 常见 的危险场 所分 级方 法 。中 国 和世界 上 大部 分国 家一 样，将 存在 有气 态或 蒸汽 态或 雾 态爆 炸性 混合 物的 危险 场所 分成三 个 等级 区域 ：Zone 0 ：在 此 区域 内上 述爆 炸性 混合物 在正常 工 作时 持续 或长 期 存 在 。或 者 说每 年存在 1000 小时

6、以上 。Zone 1 ：在此区 域 内上 述爆 炸性 混合 物在 正常 工作 时偶 尔 存在 。或 者 说每 年存 在 10 小时 以 上， 但不 会超 过 1000 小 时 。Zone 2 ：在 此 区域 内上 述爆 炸性 混合 物 极少 存在 ，且 即使 存在 也是 短时 间的 。或 者说每 年 只存 在不 到 10 小时 。此外 ， 将存 在尘 埃状 爆炸 性混 合物的 危险场 所分 成 两个 等级 ：Zone 10 ： 在此 区域 内尘 埃状 爆炸 性混 合物 长 期存 在 。Zone 11 ： 在此 区域 内尘 埃状 爆炸 性混 合物 短期 存 在 。北美 的 美国 和加 拿大 与众

7、 不同 ，将存 在气 态和 尘埃 状 的爆 炸性 混合 物的 危险 场所 分成两 个 等级 区域 ：Division1 ：在 此区 域 内 气 态或 尘埃 状的 爆炸 性混 合物 连 续地 、 经 常性 地、 较长 时间地 存 在 。 或者 说每 年存 在100 小时 以上 。Division2 ：在 此区 域 内 气 态或 尘埃 状的 爆炸 性混 合物 偶 尔、 间 断 性地 、短 暂地 存在 。 或 者说 每年 存在 不超 过 100 小 时 。防爆 方 法对 危险 场合 的适 用性依照 中 国和 欧洲 的标 准规 范， 各等级 危险场 合所 适 用的 防爆 方法 如下 ：2Zone 0E

8、x ia 本 质安 全型 防爆 方法Ex s经特别 认证 批准 的特 殊 防爆 方法Zone 1适用于 Zone 0 的防 爆 方法Ex i本质安 全型 防爆 方法Ex p正压型 防爆 方法Ex d隔爆型 防爆 方法Ex e增安型 防爆 方法Ex m浇封型 防爆 方法Ex q充砂型 防爆 方法Ex o充油型 防爆 方法Zone 2适 用于 Zone 0 和 Zone 1 的 防爆 方 法Ex n无火花 型防 爆方 法依照 美 、加 标准 规范，每 款 防爆 仪 表均 会标 明适 用于 Division 1或 Division 2 。而本质 安 全型 防爆 方法 适用 于所 有的危 险场合 。可

9、以 看 出， 允许 选用 何 种防 爆 方 法 完 全取 决 于仪 表被 安装 在 哪 个等 级 的 危 险场 合下。 本 质安 全型 防爆 方法 被允 许用 在任何危 险场 合 。还可 以 看出 ，允许 选用 何种 防爆 方法 并不 直接 取决 于 现场 存在 的爆 炸性 混合 物的 危险性 。 例如 ，如 果需 要将 仪表 安装 在 Zone 0 ，则 即 便所 涉及 的爆 炸性 气体 并不 是最危 险 的， 也必 须选 用本 质安 全型防 爆方法 。爆炸 型 气体 危险 性的 分类各种 防 爆方 法均 根据 爆炸 性混 合物的 危险性 规定 了 具体 的防 爆安 全参 数。下 面着 重介

10、绍 对 气态 爆炸 性混 合物 危险 性的评 价和分 类。评价 爆 炸性 气体 的危 险性 ，主 要考量 该气体 与爆 炸 可能 性有 关的 三个 特性 ：1. 爆炸 性气 体 与空 气混 合的 可爆 浓度 范围 。这 种可 爆范 围越 宽，则 该 气体 就越 危险 。 例 如， 氢气 与空 气的 混 合浓 度 从 大约 4% 至 75% 均 有 可 能爆 炸； 而丙 烷的 可爆浓 度 则为 大约 2% 至 9% 。 可见 ，从 这 一点 来评 价， 氢气 的危 险性 远大 于丙 烷 。2. 爆炸 性气 体 与空 气的 混合 气体 对引 爆火 花能 量的 敏 感性 。可 能 引爆 的火 花能

11、量越 小 ， 则 该 气 体 就 越 危 险 。 例 如 ， 氢 气 与 空 气 混 合 后 的 最 小 引 爆 火 花 能 量 为30.019mJ； 而乙 烯与 空气 混合 后的 最 小 引 爆火 花能 量为0.060mJ。所 以， 从这 一点来 评 价， 氢气 比乙 烯更 危险 。3. 爆炸 性气 体 与空 气的 混合 气体 对物 体表 面温 度的 敏 感性 。可 能 引爆 的物 体表 面温度 越 低， 则该 气体 就越 危险 。 例 如， 硝酸 乙酯 与 空气 混合 后， 遇到 100 物 体表面 就 可能 爆炸 ；而 氢气 与空 气混合 后，即 便遇 到 500 的 物体 表面 也不

12、可能 被引爆 。 显然 ，如 果单 从这 一点 来评价 ，氢气 又不 那 么危 险了 。实际 上 ，上述 三个 特性 中的 第 一个 与后 两个 之间 存在 某种联系 。只 要控 制了爆炸 性气体 与 空气 混合 后可 能引 爆的 最小火 花能量 和最 低 物体 表面 温度 ，则整 个可 爆范 围便都 可 得到 控制 。而 后两 个特 性则是 相互独 立，不 存 在联 系的 。所 以，对 爆 炸性 气体的 分 类就 分别 根据 后两 个特 性而做 出。根据 可 能引 爆的 最小 火花 能量 ，中国 和欧 洲及 世界 上 大部 分国 家和 地区 将爆 炸性 气体分 类 为四 个危 险性 等级 ：

13、工况 类 别气体 分类代表 性 气体最小 引爆 火花 能 量矿井 下I甲 烷0.280mJ矿井 外的 工厂IIA丙 烷0.180 mJIIB乙 烯0.060 mJIIC氢气0.019 mJ美国 和 加拿 大首 先将 散布 在空 气中的 爆炸性 物体 分 成三 个CLASS ：CLASS气 体和 蒸汽CLASS尘 埃CLASS纤 维然后 再 将气 体和 尘埃 分成Group :Group代表 性气 体或 尘埃A 乙炔B 氢气C 乙烯D 丙烷4E 金 属 尘埃F 煤 碳尘 埃G 谷物 尘埃根 据 气体 对物 体 表面 温度 的敏 感性 ，国际上 将爆 炸性 气体 分 成六 个温 度组 别：温度 组

14、别安 全 的物 体表 面温 度155 种常 用爆 炸性气体 的举 例T1 450 C氢气 、丙烯睛 等 46种T2 300 C乙炔 、乙烯等 47 种T3 200 C汽油 、丁烯醛 等 36种T4 135 C乙醛 、四氟乙 烯等 6 种T5 100 C二硫 化碳T6 85 C硝 酸乙酯 和亚 硝酸 乙酯在温 度组 别的 划分 上，世 界 各国 基本 一致 。美 国 和加 拿大 只是在 上 述六 个大 组基础 上 ，对 几个 组别 又进 行了 细分而 已。上表 可见 ，常 用爆 炸性 气 体中 的绝 大多 数属 于4以上 温度 组别 。 T5和T6总共只 有3例 。仪表 的 防爆 标志根据 中

15、国国 家标 准 GB3836.1-2000、 GB3836.4-2000对 本质 安全 设备 的 定义 如下 ：本质 安 全设 备 (intrinsicailly safe apparatus)：在其 内 部的 所有 电路 部是 本质 安全电 路的电 气设 备 ；关联 设 备 (associated apparatus) ：装有 本 质安 全电 路和 非本 质安 全电路 ，且 结构 使非 本 质安 全电 路不 能对 本质 安全 电路产 生 不利 影响 的电 气设 备 。 ( 注 ： 关联 设 备 可以 是 下列 两 者 中的 任何 一 个 ： a) 使用在 相 适应 的爆 炸性 气体 环境 中

16、并且 有 GB3836.1 规 定的 另一 个防 爆型 式的 电气 设备 。 b) 非 防爆 型式 ，不 能在 爆炸 性气 体 环境 中使 用的 电气 设备 ：例 如记 录仪 ，它 本身不 再 爆炸 性气 体环 境中 ，但 是，它 与 处在 爆炸 性气 体环 境中 的热 电偶 连接 ，这 时只有 记 录仪 的输 入电 路是 本质 安全的 。 )本质 安 全设 备和 关联 设 备在 防 爆 型 仪 表的 铭 牌 和 样 本 或产 品说 明 书中 必须 标注 防爆标 志 。而 了 解上 述防 爆基 本 知识 的实 用意 义正 在于 识别仪表 的防 爆标 志 ，从而 对5仪表 的 可安 装区 域和

17、可涉 及的 爆炸性 气体一 目了 然 。例一 ： Ex ia llC T6这例 防 爆标 志的 含义 为：标志 内 容符号含 义防爆 声 明EX符合 某种 防爆 标准 ， 如中 国国 家标 准防爆 方 法ia采用 ia 级本 质安 全防 爆 方法 。 可 安装 在 Zone 0区气体 类 别IIC被 允许 涉及 IIC 类 爆炸性 气体温度 组 别T6仪 表 表面 温度 不超 过 85C例二 ： Ex ia llC这例 防 爆标 志为 本质 安全 关联 设备的 标志， 其含 义 为：标志 内 容符号含 义防爆 声 明EX符合 某种 防爆 标准 ， 如中 国国 家标 准防爆 方 法ia采用 ia

18、 级本 质安 全防 爆 方法 。 可 安装 在 Zone 0区 的设 备气体 类 别IIC可 连接 的设 备被 允许 涉及 IIC 类 爆炸性 气体例三 ：EEx ia IIC这例 防 爆标 志的 含义 为符 合欧 洲标准 、采 用 ia 级 本安 防爆 、可 涉及 llC 类 爆炸 性气体 的 仪表 。没 有 温度 组别 说 明该 仪表 不与 爆炸 性气 体直 接接 触。如 安 全栅 多为 此防爆 标 志。上述 两 例的 现场 仪表 和安 全栅 相配，可安 装在 最危 险的 场合 ，可涉 及最 危险 的 气体 。例四 ：Ex de ( ib ) llC T46该仪 表 符合 某种 防爆 标准

19、 ，并 同时采 用了隔 爆、 增 安和 ib 级本 质安 全防 爆方 法，可涉 及 IIC 类气 体，且 仪 表表 面 温度 不超 过 85 135 。如 某款 电磁 流量 变送 器采用 隔 爆 供 电、 增安 接 线 盒 ，而 信号 为 ib 级本 安 。 当使 用 环 境 温度 范围 高 限 为 4080 时， 仪表 表面 温度不 超 过 85135 。例五 ：Division 1 ; Class I Group A ; T66该仪 表 符合 美国 或加 拿大 防爆 标准 ，可 安装 在 Division 1 ，可涉 及 Group A 气体 ，仪表 表 面温 度不 超过 85 。 这是

20、美加 标准 认证 的 最高 级的 防爆 仪表 。 通 常用 文字说 明 其具 体防 爆方 法。本质 安 全防 爆方 法本质 安 全防 爆方 法是 利 用安 全 栅 技 术 将提 供 给现 场仪 表的 电 能 量限 制 在 既 不能 产生足 以 引爆 的火 花，又 不能 产 生足 以引 爆的 仪表 表面 温升的安 全范 围内 ，从 而消 除引爆 源 的防 爆方 法。对于 仪 表检 测和 控制 回路 而言 ，限 制能 量首 先意 味着 限制电压 和电 流。又 由于电 容和电 感 能够 储存 和释 放电 能量 ，因 此电 容和 电感 也 须限 制。实践 中 ，人们 利用 火花 试验 装 置，通 过实

21、 验确 定对 不 同危 险类 别气 体的 电能量限 制参数 。 国际 标准 和中 国 国家 标 准 中 给 出的 常 用电 能量 引爆 曲 线 有电 压 电 流 引爆 曲线、电 压 电容 引 爆曲 线和 电流 电感引 爆曲线 等 。根 据 这些 曲线 ，再 考虑 1 . 5 倍 的保险 系 数， 人们 便可 以确 定在 涉及某 类气体 时， 对 指定 回路 的电 能量 限制 参数 。例如 ，涉 及 IIC 类气 体（ 如氢 气）时 ，对 标 称 24VDC 供 电的 回路（ 如 变 送器，电气转 换 器，电磁阀 等）通常 设定 限压 值为 28V 。依 此限压 值 查电 压 电流引 爆 曲线

22、，并考 虑 1.5 倍 的保 险系 数，可 确 定此 时的 限流值应 为 119mA 。依 28V 限压 值并 考虑 1.5 倍 的保 险系 数后 查电 压电 容 引爆 曲线 ，可 确定 回路 电容 值应 限制 在 0 .13 F。依 119mA 限 流值 并考 虑 1.5 倍 的 保险 系数 后查 电流 电感 引爆 曲线 ，可 确定 回路 电感值 应 限制 在 2.55mH 。为限 制 仪表 的表 面温 度，除 需 限制 回路 的开 路电 压和 短路电流 外 ，还要 限制回路 的最大 功 率。本质 安 全仪 表和 安全 栅的 防爆 参数认 证本质 安 全防 爆回 路，总 是由 一个 本安 现

23、场 仪表 和作 为 回路 限能 关联 设备 的安 全栅 配合组 成 。当现 场 仪表 所产 生或 储存 的电 能量不 超 过 1.2V , 0 .1mA , 20 J 和 25mw 时 ，被 称为简 单 仪表 。简 单 仪表 无须 本安 认证 即可 与已 取得 本 安认 证的 安全 栅配 合构 成本 安防爆 回 路。7常见 的 简单 仪表 有：温度 信 号输 入：热电 偶和 热电 阻开关 信 号输 入：干接 点， 如压 力开 关， 温度 开关 ，行程 开关 ，按 钮等开关 信 号输 出：LED等若非 简 单仪 表而 采用 本安 防爆 法，则 必 须取 得本 安防 爆认证，并 与同样 取得本安

24、防爆认 证 的安 全栅 配合 构成 本安 防爆回 路。本安 仪 表或 安全 栅在 认证 时，除 确认 其防 爆标 志外 ，通常 还须 确认 具体 的安 全 参数 。本安 仪表 的主 要 安全 参数 包括 ：Ui允 许输 入的 最大 故障 电压Ii允许 输入 的最 大故 障电 流Pi允许 输入 的 最大 功率Ci仪 表的 等效 电容Li仪表 的 等效 电感安全 栅 的主 要安 全参 数包 括：Um允 许 施 加在 安全 栅 非 本 质安 全电 路上 而不 会 本 质 安全 性能 失 效 的 最 高 电压Uo可 能输 出的 最大 电 压， 即安 全限 压值lo可能 输出 的最 大电 流， 即 安全

25、 限流 值Po可 能输 出的 最大 功率Co允 许的 最大 回路 电容Lo允 许的 最大 回路 电感工程 设 计人 员和 最终 用户 可依 据下表 确认本 安仪 表 和安 全栅 的安 全参 数是 否匹 配：表中 ： Cc 和 Lc 为 电缆 分布 电 容和 电感 。本安 仪 表参 数 电缆 参数安 全参 数 匹配 条件安 全栅 参数UmUoUlUoILIoPlPoCl+CcCoLl+LcLo8表中 ：Cc 和Lc为 电缆 分布 电 容和 电感 。在中 国 ，工 程 设计 人员 和最 终用 户可 依据 国家 授权 认 证机 构签 发的 本安 仪表 和安 全栅的 联 合取 证确 认该 本安 回路

26、的安全 性。安全 栅 的基 本限 能原 理和 基本 限能电 路安全 栅 限能 ，就 是限 制送 往危 险现场 的电压 和电 流 。 安 全栅 的基 本限 能原 理如 图，所示 。齐纳 管 Z 用 于限 制电 压 。当 回 路电 压接 近安 全 限压 值时 ，齐 纳管 导通 放电 ，使 齐纳管 两 端电 压始 终保 持在 安全 限压 值以 下。电阻 R 用于 限制 电流 。当 电压 被限 制 后，适 当 选择 电阻 值，即 可 将回 路电 流限 制在安 全 限流 值以 下。保 险丝 F 的 作用 是 防止 因齐 纳管 被 长时 间流 过的 大 电 流 烧断 而导 致 回 路 限 压 失败。当 超

27、 过安 全 限压 值的 电压 加在回 路上时 ，齐 纳管 导通 。如 果没 有保 险丝 ，流 经齐纳 管 的电 流会 无限 上升 ，最 终烧 断齐 纳管 ，使 回路 失去 限压 。为 确保 回路限压 安全，保 险丝 必须 选 用高速熔 断型 。其 熔 断速 度应 比齐 纳管 可能 被烧 断的 速度 快 十倍 。采用 图 1 所 示三 冗余 齐纳 管的 安全 栅基本 限 能电 路 结构 ，能够 确保 安全 栅在 正常 工作、 一 个故 障和 二个 故障 时均 能将输 出电能 量可 靠 限制 在安 全参 数规 定的 范围 内 。从而 满 足 ia 级 本质 安全 的要 求 。我国 对爆 炸性 危险

28、 场 所是 如何 划分 的？答我 国 对 爆 炸 性 危 险 场 所 的 划 分 采 用 与IEC等 效 的 方 法 。 国 家 标 准GB50058-92中规 定 ，爆炸 性气体危 险场 所按 其危 险程 度大 小， 划分 为 0 区 、 1 区、 2区三 个 级别 ，爆 炸性 粉尘 危险 场所划 分 为 0 区 、 11 区两 个级 别 ，详 见表 4-1 。表 4-1 中国 对危险 场所划分 表爆 炸性 物质区域 划分区域 定义气体0 区连 续出 现 或长 期出 现爆炸性 气体 混合 物的 环境1 区 在 正 常运 行时 可能 出现爆炸 性气 体混 合物 的环 境2 区 在 正 常运 行

29、时 不可 能出现爆 炸性 气体 混合 物的 环境 ，或 即使 出 现 也仅 是短 时 存 在的 爆炸 性气 体混 合物 的环境粉 尘 10 区 连 续出 现或 长期 出现 爆 炸性 粉尘 的环 境911 区 有 时 会 将积 留 下的粉 尘扬 起而 偶 然出 现爆 炸性 粉尘 混合 物的 环境国 际上 对爆 炸性 危险 场所 是如 何划分的 ？答 国 际上 各 主要 工业 国家 对爆 炸性 危险 场所 的划分， 基 本上 可分 两种 意见 。一 种以 IEC （ 国际 电工 委 员会 ）为 代表 ，包括 德 国、英国 、意 大利 、日 本、 澳大 利 亚 等国 ，对 气体 划分 为 0 区 、

30、 1 区 、 2 区， 对粉 尘划 分为 10 区 、 11 区 。 其 定义与 IEC 基 本相 同（ 可参 见我 国 对各 区域 的定义， 我国 等效 采用 IEC 标 准）。另 一种 为 美 国、 加拿 大等 北美 国 家的 划分 ，以 NEC （美 国国 家电 气规 程） 的定义 为 代表 ，对 气体 划分 为 1 区、 2 区 （没 有 0 区），对 粉 尘也 划分 为 1 区、 2 区 。两 者之 间的 对应 关系 大致 如下 ：气 体： IEC0 区 、 1 区 NEC 1 区IEC 2 区 NEC2 区粉 尘： IEC 10 区 NEC 1 区IEC 11区 NEC 2区IEC

31、“区 ”的 英文 为 Zone ；NEC“ 区 ”的 英 文 为 Division。我 国的 防爆 电气 设备 ，其 防爆 结构 形 式有 几种 ？列 出其 名称 和标 志。答 根 据国 家 标准 GB 3836 83 ，我 国的 防 爆电 气 设备其 防爆 结构 形式 有 8 种 ，列举 如 下。结 构形 式标 志结构 形 式标志隔 爆型d充 油型o增 安型e 充 砂型q本 质安 全型i无火 花型n正 压型p特 殊型s什 么是 隔爆 型仪 表？ 它有 什么 特点？答 隔 爆又 称 耐压 防爆 ，它 把 能点 燃爆 炸混 合物 的仪 表部 件封 闭在 一个 外 壳内 ，该外 壳 特别 牢固 ，

32、能承 受内 部 爆炸 性混 合物 的爆 炸压 力，并 阻 止向壳外 的爆炸性 混合物 传 爆。这 就是 说 ，隔 爆 型仪 表的 壳 体内 部是 可能 发 生 爆炸 的，但 不 会传 到壳 体外面 来 ，因此 这种 仪表 的各 部件 的 接合 面，如仪表 盖的 螺纹 圈 数，螺 纹精 度，零点 ，10量程 调 整螺 钉和 表壳 之间 ，变 送器 的检 测部 件和 转换 部件之间 的间 隙，以 及导线 口等， 都 有严 格的 防爆 要求 。隔 爆型 仪表 除了 较笨 重外 ，其 他比较简 单， 不 需要 如安 全栅 之类 的关 联设 备。但是 在 打开 表盖 前，必 须先 把电 源关掉，否则 万

33、一 产生 火花 ，便会 暴露 在大 气 之中 ，从而 出 现危 险。什 么是 本质 安全 型（ intrinsic safety） 仪表 ？它 有什 么 特点 ？答 本 质安 全 型仪 表又 叫安 全火 花型 仪表 。 它 的 特点 是仪 表在 正常 状态 下和 故障状 态 下，电 路、系 统 产生 的火 花 和达 到的 温度 都不 会引 燃爆 炸性 混合 物。它 的 防爆主 要 由以 下措 施来 实现 ： 采 用新 型 集成 电路 元件 等组 成仪 表电 路，在 较 低的 工作 电压 和较 小的 工作 电流下 工 作； 用 安全 栅 把危 险场 所和 非危 险场 所的 电路 分隔 开 ，限制

34、 由非 危险 场所 传递 到危险 场 所去 的能 量； 仪表 的连 接 导 线 不 得 形成 过 大 的 分 布 电感 和 分 布 电 容 ， 以 减少 电 路 中 的 储能。本 制安 全型 仪表 的防 爆性 能，不 是采 用 通风 、充 气、充 油 、隔 爆等 外部 措施 实现的 ，而 是由 电路 本 身实 现的 ，因 而 是 本质 安全 的。它 能 适用 于一 切危 险场所和 一切爆 炸 性气 体、蒸 气 混合 物，并 可 以在 通电 的情 况下 进行 维修 和调 整 。但 是 ，它 不能单 独 使用 必须 和 本 安关 联设 备（ 安全 栅 ）、 外部 配线 一 起组 成本 安电 路，

35、才能 发挥防 爆 功能 。本安 型仪 表有 ia 、 ib 两种 ，请 说明 它们 之间 的区 别 。答 ia 等级 在正 常工 作状 态下 ，以 及电 路中 存 在一 个故 障或两个 故障 时， 均不 能 点 燃爆 炸性 气体 混合 物 。 在 ia 型 电路 中， 工作 电流 被限 制在 100mA 以 下 。 ib 等级 在 正常 工作 状态 下，以 及 电路 中存 在一个 故障时 ，不 能点烯 爆炸性 气体混 合 物 。 在 ib 电 路中 ，工 作电 流被 限帛 在 150mA以下 。ia 型仪 表适 用于 0 区 和 1 区， ib 型 仪表 仅适 用 于 1 区 。 或者 说，

36、从本 质安 全角度 讲 ， ib 型仪 表适 用于 煤矿 井下 ， ia 型仪表 适用 于工 厂 。什么 是正 压型 （ p 型） 仪表 ？11答 向 仪表 外 壳内 充入 正压 的洁 净空 气、 惰性 气 体， 或连 续通 入洁 净空 气、 不燃性 气 体，保 持外 壳内 部保 护 气体 的压 力高 于周 围危 险性环境 的压 力，阻 止外部 爆炸性 气 体混 合物 进入 壳内 ，而 使电气 部件的 危险 源 与之 隔离 的仪 表设 备。什么 是增 安型 （ e 型） 仪表 ？答 正 常运 行 条件 下不 会产 生点 燃爆 炸性 混合 物 的火 花或 危险 温度 ，并 在结 构上采 取 措施

37、 （如 密 封 等）， 提高 其 安 全程 度， 以避 免在 正 常和 规定 的过 载条 件下 出现点 燃 现象 的仪 表设 备。什么 是特 殊型 （ s 型 ） 仪表 ？答 是 除 d 、 e、 i 、 p、 n 之 外的 特殊 形式 ，或 者 是上 述几 种形 式的 组合 ，采 用这种 结 构形 式的 防爆 仪表 称为 特殊型 仪表。防爆 电气 设备 分为 几 大类 ？答分 为两 大 类： I 类 ： 煤矿 井下 用电气设 备； II 类 ：工 厂用 电 气设 备。II 类 防爆 电 气设备 划分 为 几级 ？标 志是 什么 ？答 按 照国 家 标准 GB 3836 83 ， II 类防

38、爆电 气 设备 划分 为三 级， 标志 分别 为A 、 B 、 C。 分级 标准 见表 8-2 。表 8-2 II 类防 爆 电气 设备 分类 标准级 别 MESG/mm MICRII A 1.14 MESG 0.9 1.0 MICR 0.8II B 0.9 MESG 0.5 0.8 MICR 0.45II C 0.5 MESG 0.45 MICR注 ： MESG 可燃 性气 体混 合物 最大 试验 安全 间隙 ， mm 。MICR 可 燃性 气体 混合 物最 小点 燃 电流 与甲 烷最 小点 燃电 流的 比值 。II A 、 II B 、 II C 也 是可 燃性 气体 混合 物的传 爆 等

39、级 。解 释 下列 名词 ：最 大试 验安 全间 隙MESG ；最 小点 燃电 流 MIC ；最 小点 燃电 流比 MICR 。答最 大试 验 安全 间隙（ MESG ） 指 在规 定的 试验 条件 下，一 个 壳体 充有 一12定浓 度 的被 试验 气体 与空 气的 混合物 ，点 燃 后，通 过 25mm 长 的接 合面 均不 能引 燃壳体 爆 炸性 气体 混合 物的 外壳 接合面 之间的 最大 间 隙。最 小点 燃电 流（ MIC ） 在规 定的 试验 装 置上 ，用 直流 24V 、 95mH 电感 的火花 进 行 3000 次 点燃 试验 时， 能够 点燃 可燃 性气 体 混合 物的

40、最 小电流 。 此 电流 降低 5% 即不 能点 燃 。最 小 点 燃电 流比 （ MICR ） 各种 可燃 性气 体（ 或蒸 气 ） 与 空气 的混 合物 的最小 点 燃电 流对 甲烷 与空 气混 合物的 最小点 燃电 流 的比 值。II 类 防爆 电 气设备 划分 为 几个 温度 组别 ？标 志是 什么 ？答按 国家 标 准 GB3836 83 ，II 类 防爆 电气 设备 根据 其最 高 表面 温度 划分 为 6组， 标 志为 T1T6 。 分组 标准 如下 ：温 度组 别允 许最 高表 面温 度 / 温 度组 别允 许最 高表 面温 度 / T1T2T3 450200200 T4T5T

41、6 13510085T1-T6对 应于 爆炸 气体 混 合物的引 燃温 度分 组。如何 选用 防爆 型仪 表？答一 般说 来 ，可 根据 以下 两点 来选 用。 根 据仪 表 安装 、使 用场 所的 危险 区域 来选 择仪 表 的防 爆型 式：0 区 只能 选 ia 型 、 S 型 （指 专为 0 区 设 计的 S 型 ）；I 区 可 能除 n 型 以 外的 其他 型式 ；2 区 所有 防爆型 式 均可 选 ； 根 据可 能 出现 的可 燃性 气体 、蒸 气的 传爆 级别 和引 燃温 度组 别，选 择 仪表 的防爆 等 级和 最高 允许 表面 温度 组别 。可 参见 表 8-3 ，该 表是 根

42、据 GB3836-1983 归 纳整理 的 。表 8-3可燃 性气体 、蒸气传 爆级 别、 引燃 温度 组别 举例组 别 级 别T1 （ T 450 ）T2 （ 450 T 300 T3 （ 300 T 200 T4（ 200 T 135 T5 （ 135 T 100 T6 （ 100 T 85 ）II A 甲烷 、 乙 烷、 丙 烷、 苯乙 烯、 苯、 甲苯 、二 甲 苯、 三甲 苯、 萘 、 一气 化碳、苯 酚 、甲 酚 、丙 酮、醋 酸 甲酯 ，醋 酸，氯 乙 烷，氯 苯 ，氨 ，乙 腈，苯 胺 丁烷 、环戊 烷 ，丙 烯， 乙苯 ，异 丙苯 ，甲醇 ，乙醇 ，丙 醇 ，丁 醇， 甲酸

43、甲酯 ，甲 酸乙 酯，13醋酸 乙 酯， 甲基 丙烯 酸甲 酯， 醋酸 乙烯 酯， 二 氯乙 烷， 氯乙 烯， 甲胺 ， 二 甲胺 戊烷，乙烷 ，庚 烷 ，辛烷， 壬烷 ，癸 烷，环 已 烷，松节 油，石 脑 油， 石油 ，汽 油，燃料油 ， 煤油 ，柴 油， 戊醇 ，已 醇，环 已醇 乙 醛， 三甲 胺 亚 硝酸 乙 酯II B 丙 炔， 环丙 烷 ，丙 烯腊 ，氰 化氢 ，民 用煤 气 乙 烯， 丁二 烯， 环 氧乙 烷，环氧 丙 烷，丙 烯 酸甲 酯，丙 烯 酸乙 酯，呋 喃 二甲 醚，丁 烯 醛，丙 烯 醛，四 氢 呋喃，硫化 氢 乙 基甲 基 醚， 二乙 醚， 二柄 醚， 四氟 乙烯

44、II C氯 ，水 煤气乙炔二硫 化碳硝酸 乙酯说 明： a、 可燃 性气 体 ，蒸 气的 传爆 级别 也是 电气 设 备的 防爆 级别 ，两 者是 一致的 ， 均分 为 IIA 、 IIB 、 IIC 三 级 。b、可 燃 性气体 、蒸气 的 引燃 温度 组别 与电 气设 备最 高表 面温 度组 别一 一 对应 ，如 T4 组气 体， 引 燃温 度为 200 T 135 。我 国 的防 爆标 志由 哪 几部 分构 成？ 分别 说明 其含 义？答防 爆标 志 一般 由以 下 5 个部 分构 成： 防 爆标 志 EX 表 示该 设备 为防 爆 电气 设备 ； 防 爆结 构 形式 表 明该 设备 采

45、用 何种 措施 进行 防爆 ，如 d 为隔 爆型 ， p 为 正压型 ； i 为 本安 型 等； 防 爆设 备 类别 分 为两 大类 ，I 为煤 矿井 下 用电 设备 ，II 为 工厂 用 电气设备 ； 防 爆级 别 分 为 A 、 B 、 C 三级 ，说 明 其防 爆能 力的 强弱 ； 温 度组 别 分 为 T1T6六 组， 说明 该设 备的 最高 表面 温度允许 值。一台 仪表 的防 爆标 志 为 EXdIIBT4，请 说明 其 含义 。答EX 防 爆总 标志 ；d 结构 形式 ，隔 爆型 ；II 类别 ， 工厂 用；B 防爆 级别 ， B 级T4 温度 组别 ， T4 组 ，最 高表 面

46、温 度 135 。一聚 酯电 源接 线箱 的 防爆 标志 为 EXedIICT4，请 说明 其含 义。答EX 防 爆总 标志 ；ed 结 构形 式， e：增 安型 ， d ： 隔爆 型；14II 类别 ， 工厂 用；C 防爆 级别 ， C 级T4 温度 组别 ， T4 组 ，最 高表 面温 度 135 。一台 进口 气相 色谱 仪 的防 爆标 志为 EEXdps IIB+H2T4， 请说 明其 含义 。答EEX 欧 洲共 同体 防爆 总标 志；dps 该仪 表 采用 隔爆 、正 压、 特殊 三种 防爆 措施 ；II 工厂 用 电气 设备 ；B 防爆 级别 ， B 级+ H2 也适 用 于 H2

47、 场所（ B 级 防爆 不适 用 于 H2 ，该 仪 表由 于采 取多 种防 爆措 施 ， 也可 用于 H2 场 所）；T4 表面 最高 温升 135 。一台 日本 产仪 表的 防 爆标 志为 JISia3Ng4 ，请 说明 其含 义 。答JIS 日 本 工业标 准代 号；ia 本质 安全 防 爆， ia 级 ；3n 防 爆等 级为 3n ，防 所有 3 级 爆炸 性 气体 ，相 当于 我国 的 IIC ；G4 温度 组别 ，相 当于 我国 的 T4 。说 明JISia3nG4为 日本 原采 用的 防爆 标志 ，现 在日 本已 采 用IEC标准 ，上 述防爆 标 志现 已标 示为 JISEXi

48、aIICT4。一台 进口 仪表 的防 爆 标志 为Class1 ， Division1， GroupB 、 C、 D ， T4A ， 请说 明其 含义 。答Class1 1 级 ，可 燃性 气体 或蒸 气场 所；Division1 1 区，存 在 或可 能 形成爆 炸或 燃 烧的 场所 ；GroupB 、 C、 D 适 用 于 B 、 C 、 D 组危 险气体 存在的场 所；T4A 最 高表 面温 度 120 。上 述防 爆标 志对 应于 我国 的 EXIIA、 IIB 、 IICT4 ，可 用 于 0 区、 1 区危 险 场所 。但应 注 意， 该表 不能 用于 乙炔 场所。一台 进口 仪表

49、 的防 爆 标志 如下 ，请 说明 其含 义。UL/FM/CSA Class1， GroupB 、 C 、 D ， T515Class3 ， GroupE 、 F ， T5CENELEC EEXedIICT5答UL 美 国保 险高 试验 室；FM 美国 工厂 联合 研 究会 ；CSA 加拿 大标 准协 会；CENELEC 欧 洲 电工 技术 委员 会 。说 明该 仪表 的防 爆性 能已 经 UL 、 FM 、 CSA 、 CENELEC测 试 认可。Class1 ， GroupB 、 C、 D ， T5 适 用于 NEC 规 定的 B 、 C、 D 组可 燃气 体， 表面温 度 100 。Cl

50、ass2 ， GroupE 、 F ， T5 适 用 于 NEC 规定 的 E、 F 组 粉尘 ，表 面 温度 100 。 EEXedIICT5 符 合 EN 标 准（ EN 为欧共 体标准 代号 ，其 防 爆标 准与 IEC 等效 ）、工厂 用 防爆 仪表 ，增 安、 隔爆 型，防 爆等级 C 级， 最高 表面 温度 100 。变送 器输 出信 号的 传 输距 离有 无限 定？答 现 在生 产 的电 容式 变送 器， 供电 都是 24VDC ， 按仪 表最 大输 出 22.5mA ，最小 工 作电 压 10.5VDV 算，其 负 载电 阻为 600 。对 于隔 爆变 送器 来说 ，只 要导

51、线电组 和 变送 器带 的设 备电 阻之 和不超 过 600， 导 线 的传 输距 离没 有限 定 。 但是 对本安 型 变送 器来 说，导 线 的长 度是 有规 定的 。因 为本 安是 一个 系统 ，不 单是 一台 本安仪 表 ，还 包 括关 联 设备 和外 部配 线在 内。关 联 设备 一般 都是 安全 栅，它 对导线 的长度 是 有要 求的 ，每种 安全 栅 上都 注有 最大 允许 电感 和最大允 许电 容。如 果导线 的分布 电 容和 电感 加上 变送 器未 经保护 的电容 和电 感 超过 了规 定范 围，仪 表系 统便 是不本 安 的了 。在爆 炸危 险场 所安 装 仪表 时有 哪些

52、 要求 ？答 爆炸 危险 场 所使 用的 仪表 、 电 气设 备和 安装 材 料如 接 线 盒、 分线 盒、 端子箱 等 ，必 须 具有 经 本国 授权 机构 签发 的防 爆合 格证 ，安 装前 应检 查其 规格 、型 号是否 符 合设 计要 求， 其外 部应 无损伤 、裂纹 。 在 爆炸 危 险场 所也 可设 置正 压防 爆的 仪表 箱，内装 非防 爆型 仪表 及其 他电 气设备 ，仪 表箱 的通 风 管必 须保 持畅 通，在 送 电以 前，应 通 入箱 体积 5 倍 以上 的气 体进行 置 换。16 爆 炸危 险 场所 1 区 内的 仪表 配线 ，必 须保 证在 万一 发生 接地 、短 路、断 线 等事故 时 ，