華通礦用電器——本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備的防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

詳情

本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備的防爆結(jié)構(gòu)，廣義上主要是指本質(zhì)安全型電路的性能、結(jié)構(gòu)、元器件、連接，以及設(shè)備外殼、印刷電路板、實(shí)體結(jié)構(gòu)所保證的安全環(huán)節(jié)。今天小編給大家普及下本安防爆電器設(shè)計(jì)層面上與防爆安全性能相關(guān)的一些常見原理。

基本原則

眾所周知，本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備和電路所攜帶的能量，無論是以火花放電還是熱效應(yīng)的形式，都不會(huì)點(diǎn)燃其周圍的爆炸性氣體混合物。

因此，限制能量和隔離能量是處理本質(zhì)安全技術(shù)時(shí)必須考慮的主要問題。當(dāng)然，他們?cè)谠O(shè)計(jì)本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備時(shí)必須遵守基本原則。

在本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備和電路中，限制能量和隔離能量是指通過電路中的所有元件和電路，將電路攜帶的能量限制在大于相應(yīng)可燃?xì)怏w的最小點(diǎn)火能量，從而防止爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所中放電火花和/或熱效應(yīng)引起的點(diǎn)火危險(xiǎn)。只要對(duì)能量進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗坪涂煽康母綦x，就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備和電路的本質(zhì)安全性能。

在本質(zhì)安全防爆正壓柜的實(shí)際設(shè)計(jì)中，原則上可以從本質(zhì)安全電路和本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)入手。

本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)

本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)是基本電路性能和防爆安全性能的綜合設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)既考慮了設(shè)備的基本性能，又考慮了防爆安全性能；當(dāng)二者有矛盾時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)以防爆安全性能來調(diào)整基本性能。

本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)包括根據(jù)防爆電氣技術(shù)的基本要求確定設(shè)備的基本性能和選擇電路。電路參數(shù)計(jì)算、防爆電氣元件選擇、系統(tǒng)調(diào)試。

(1)確定基本性能和防爆安全性能

本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備基本上可以分為供電類、檢測(cè)顯示類、控制類、其他類四種類型。

這四種類型可以是獨(dú)立的、相互關(guān)聯(lián)的、組合的。

無論什么類型的設(shè)備，在確定基本性能時(shí)，人們都必須從防爆安全性能方面考慮基本指標(biāo)。從防爆安全性能方面應(yīng)考慮的主要內(nèi)容如下:

①根據(jù)設(shè)備類型，選擇電路的電源:市電電源或電池電源，確定電路與后續(xù)電路之間的隔離措施。

②根據(jù)設(shè)備性能選擇電路單元(包括防爆電氣單元)，確定電路單元之間的匹配關(guān)系。

③繪制電路系統(tǒng)草圖。

(2)計(jì)算電路參數(shù)

電路系統(tǒng)草圖繪制完成后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)待設(shè)計(jì)設(shè)備的基本性能和防爆安全性，計(jì)算出從電路最后一級(jí)到上一級(jí)各層次的相關(guān)參數(shù)。

①根據(jù)基本性能逐步計(jì)算各種基本參數(shù)。

②根據(jù)防爆安全性能(本質(zhì)安全性能)的要求，將一定的安全系數(shù)(通常安全系數(shù)為1.5)應(yīng)用到計(jì)算結(jié)果中，得到“修正參數(shù)”(或“防爆參數(shù)”)，通過與相關(guān)曲線、數(shù)據(jù)表的對(duì)比，驗(yàn)證本質(zhì)安全性能。

在計(jì)算中，上述參數(shù)計(jì)算和安全系數(shù)的應(yīng)用可以同時(shí)進(jìn)行。

(3)元器件的選擇

電路參數(shù)計(jì)算后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)這些參數(shù)仔細(xì)選擇防爆電氣元件，并盡可能選擇可靠的元件。

①選擇部件時(shí)，應(yīng)注意部件上標(biāo)記的公稱值和允許誤差。對(duì)于一些元件，如電阻和/或電容，當(dāng)計(jì)算值不能滿足額定值時(shí)，人們可以使用元件組合方法來滿足它們。

②人們?cè)谶x擇可靠的元器件時(shí)，要注意元器件的結(jié)構(gòu)和“三分之二”原則的應(yīng)用。

③小部件的選擇。

④其他元器件的選擇，如集成器件。

本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本質(zhì)安全型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要指本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括設(shè)備外殼設(shè)計(jì)、防爆電氣設(shè)備設(shè)計(jì)、機(jī)械隔離設(shè)計(jì)、印刷電路板設(shè)計(jì)和銅線選擇等。

(1)設(shè)備外殼

①防護(hù)要求至少應(yīng)滿足:工廠用設(shè)備，IP20；煤礦用設(shè)備，IP54(傳感器元件除外)。

②電纜引入應(yīng)符合:電纜進(jìn)入設(shè)備的部分應(yīng)密封，并符合防護(hù)等級(jí)要求。

③如果外殼是塑料材質(zhì)，應(yīng)能防止靜電電荷的產(chǎn)生和積累。

(2)電路隔離

電路隔離分為防爆電氣隔離和機(jī)械隔離。

①防爆電氣隔離是指防爆電氣設(shè)備的能量隔離，例如使用可靠的變壓器、安全柵等防爆電氣隔離環(huán)節(jié)。

②機(jī)械隔離是指機(jī)械空間的隔離，例如防爆電氣間隙、爬電距離和間隔距離、屏蔽等物理防爆環(huán)節(jié)。機(jī)械隔離本質(zhì)上是防爆電器的一種替代能源隔離，可以防止防爆電器短路和/或電磁干擾帶來的麻煩。

(3)元件布局和布線

元件原則上按電路的前級(jí)和后級(jí)的順序排列，發(fā)熱元件排列在有利于散熱的位置，高頻元件屏蔽等。

導(dǎo)線，無論是銅線還是印刷線，都不應(yīng)因布線而引起寄生振蕩和信號(hào)干擾；脈沖信號(hào)線和模擬線不應(yīng)平行布置；本質(zhì)安全線路和非本質(zhì)安全線路不得混在一起等。

(4)印刷線路