仪表的防爆问題

仪表广泛应用于石油、化工、煤炭、冶金、建材等工业生产部门，而有很多生产工序又是在有易燃易爆气体或粉尘的环境里进行的，危及人身和设备的事故随时可能发生，必须对所有电动仪表提出防爆要求。从某种意义上说，防爆问题能否解决，也是电动仪表能否取代气动仪表用于危险场所的关键。

防爆技术的研究首先在煤矿受到重视，主要针对井下电气设备的防爆，随后逐渐发展为各种易燃易爆场所使用的自动化仪表的防爆。与此相应，国内外都相继制定了有关标准。我国国家标准《爆炸性气体环境用电气设备通用要求》（GB 3836.1—2000)就是针对应用于易燃易爆场所的一切电气设备制定的 其中包括自动化仪表。

国内外电气设备的制造行业，在防爆设计上无非采取两种途径_：其一是在结构上用隔离措施，把电路和周围环境隔绝，使电路正常工作时所产生的热量和故障状态下形成的电火花及高温局限于密闭壳体之内，不致把外界易燃易爆气体引燃；另一种途径是从电路的能量上加以限制，使电路无论在正常工作中或发生短路、断路等故障状态下，所产生的火花都不足以引燃易燃易爆气体，它所产生的温度也不足以使易燃易爆物自燃。

前一途径主要靠结构上防范，可称为“结构防爆"；后一途径是从根本上排除发生灾害的可能性，其措施更为积极，称为“本质安全防爆"，简称“本安防爆"。

结构防爆的具体措施主要有以下几种。

(1) 采用严密的外壳，符合规定的螺纹和高质量的密封垫，并且在导线引出口上采用特殊结构的密封接口。外壳材料，如为铝合金，其含镁量应有限制。外壳以内除电路器件外， 应有一定的空间容积，使内部气体有膨胀的余地。

(2) 向外壳里输送洁净的压缩空气，使壳内维持正压，周围易燃易爆气体不能进入，从而防止它与电路直接接触。这种办法需要有气源和管路。

(3) 在外壳里充油，电路浸没在油里，其热量被油带走，火花被油所熄灭，也起了电路和周围气体隔离的作用。高压电路的油开关就是靠油熄灭电弧的。

(4) 在电路和外壳间的空隙里充填石英砂，也起熄弧和隔热的作用，某些熔断器的瓷管 里就采用充砂的措施。

在仪表方面，通常称为“隔爆型"的仪表，多半采用上述*种措施。至于充油、充砂及正压措施 因其不够方便，很少用在仪表中。比较完善的防爆仪表不是靠结构防爆措施，而是靠设计本质安全防爆电路，构成“本安型"仪表。在易燃易爆场所使用的电 气设备和仪表不一定都需要特殊的防爆设计。根据GB3836.1的规定，电压不超过1.2V, 电流不超过0.1A，且其能量不超过20W或功率不超过25mW的电气设备，经检验单位认可后，允许直接使用于工厂爆炸性气体环境中和煤矿的井下。某些传感器及敏感元件， 如热电偶、热电阻、光敏电池等，就属于这类电气设备。但是必须注意，这类简单元件和其他仪表配套使用时，要考虑配套仪表的安全性。不但如此，由于配套仪表往往安装在远离传感器或敏感元件的地点，所以应考虑信号导线及配套仪表发生的故障对危险场所产生的影响。

可见，单纯考虑仪表本身的防爆是不够的，即使仪表内部电路设计得完吴无缺，达到本质安全防爆的要求，也只能称得上是本质安全仪表，而不能构成本质安全系统绝大多数自动化仪表不是孤立的，要有电源供电，要有信号线传递信息。若这些导线带有较高电压或有较大电流，对易燃易爆场所就是一种威胁。即使正常状态下的电压和电流都很小，不足以酿成灾祸，还应考虑故障状态下的各种表现。例如 热电偶本身虽然是相当安全的，但它的导线和温度变送器相连，如果温度变送器出现故障，高电压或大电流就会经过导线传到热电偶 的安装地点。为了防止意外，温度变送器的电源要采取隔离措施，避免共模高压传递，并且在导线上加限流电阻，以免短路时电流过大。对于差压变送器，只有利用安全栅，才能构成本质安全系统。

总之，本质安全仪表的电路在规定的试验条件下，无论正常工作或故障状态下所产生热效应和火花 均不能点燃规定的爆炸性混合物。本质安全系统固然应由本质安全仪表组成， 但这只是必要条件而不是充分条件，还必须采取措施防止外界各种足以点燃爆炸性混合物的 能量进人危险场所。