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本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備的防爆結(jié)構(gòu)，廣義地講，主要是指本質(zhì)安全電路的性能、結(jié)構(gòu)及其元件、連接，以及設(shè)備外殼、印制電路板與由實(shí)體結(jié)構(gòu)保證的安全環(huán)節(jié)。由于本質(zhì)安全型防爆電器的品種繁多，電路龐雜，用途廣泛，結(jié)構(gòu)各異，因而，我們不可能而且也沒(méi)有必要去探討詳細(xì)設(shè)計(jì)方法。在這里，僅就設(shè)計(jì)層面上與防爆安全性能有關(guān)的一些共性原則問(wèn)題給以簡(jiǎn)單的討論。

1.基本原則

大家已經(jīng)知道，本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備和電路攜帶的能量，無(wú)論是在正常運(yùn)行狀態(tài)下還是發(fā)生故障條件下，都不得點(diǎn)燃它周?chē)谋ㄐ詺怏w混合物，不管它是以火花放電形式還是以熱效應(yīng)釋放出來(lái)。

因此，限制能量和隔離能量，是處理本質(zhì)安全技術(shù)時(shí)所必須思考的首要問(wèn)題，當(dāng)然，在設(shè)計(jì)本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備時(shí)所必須遵守的基本原則。

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，就是通過(guò)電路中所有元器件及合電路來(lái)限制電路攜帶的能量大于相應(yīng)的可燃性氣體的最小點(diǎn)燃能量，防止在爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)出現(xiàn)放電火花和(或)熱效應(yīng)造成的點(diǎn)燃危險(xiǎn)。只要恰當(dāng)?shù)叵拗屏四芰亢涂煽康母綦x就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備和電路的本質(zhì)安全性能。

在實(shí)際設(shè)計(jì)本質(zhì)安全型防爆正壓柜設(shè)備時(shí)，原則上，設(shè)計(jì)者可以從本質(zhì)安全電路和本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)方面入手?，F(xiàn)分別予以敘述。

2.本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)

本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)，主要是電路基本性能和防爆安全性能的綜合性設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)既考慮設(shè)備基本性能又要顧及防爆安全性能;當(dāng)二者發(fā)生矛盾時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該以防爆安全性能來(lái)調(diào)整基本性能。

本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)包括根據(jù)防爆防爆電器技術(shù)的基本要求來(lái)確定設(shè)備基本性能、選擇電路力計(jì)算電路參數(shù)和選擇防爆電器元器件，以及系統(tǒng)調(diào)試等。

(1)確定基本性能和防爆安全性能

本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備基本上可以分為4種類(lèi)型：電源類(lèi)、探測(cè)顯示類(lèi)、控制類(lèi)和其他類(lèi)。

4種類(lèi)型，既可以是獨(dú)立的，也可以是相互關(guān)聯(lián)的，組合在一起的。

不管是哪種類(lèi)型的設(shè)備，在確定基本性能時(shí)，人們必須從防爆安全性能方面來(lái)考慮基本的各個(gè)指標(biāo)。而從防爆安全性能方面應(yīng)該考慮的主要內(nèi)容如下：

①根據(jù)設(shè)備類(lèi)型選擇電路的供電電源：市電供電電源或(和)蓄電池供電電源，并確定電路和后續(xù)電路的隔離措施。

②根據(jù)設(shè)備性能選擇電路單元(包括防爆防爆電器單元)，并確定各電路單元之間的匹配關(guān)系。

③繪制電路系統(tǒng)草圖。

(3)計(jì)算電路參數(shù)

當(dāng)電路系統(tǒng)草圖繪制完成以后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)所要設(shè)計(jì)設(shè)備的基本性能和防爆安全性，原則上，可以從電路末級(jí)開(kāi)始向前一級(jí)計(jì)算各級(jí)的相關(guān)參數(shù)。

①根據(jù)基本性能逐級(jí)計(jì)算各種基本參數(shù)。

②按照防爆安全性能(本質(zhì)安全性能)要求，對(duì)計(jì)算結(jié)果施加一定的安全系數(shù)(通常，安全系數(shù)為1.5)，得出“修正參數(shù)”(或稱(chēng)“防爆參數(shù)”)，而且，與相關(guān)曲線和數(shù)據(jù)表比對(duì)，核實(shí)本質(zhì)安全性能。

在計(jì)算時(shí)，上述的參數(shù)計(jì)算和施加安全系數(shù)可以同時(shí)一起進(jìn)行。

(4)元器件選擇

當(dāng)電路參數(shù)計(jì)算完成以后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)這些參數(shù)認(rèn)真選擇防爆電器元器件，而且，應(yīng)該盡可能地選用可靠元器件。

①在選擇元器件時(shí)，應(yīng)該注意元器件上標(biāo)志的標(biāo)稱(chēng)值和允許誤差。對(duì)于一些元件，例如，電阻和(或)電容，當(dāng)計(jì)算值無(wú)法滿足標(biāo)稱(chēng)值時(shí)，可以采用元件組合方法來(lái)得到滿足。

②在選擇可靠元器件時(shí)，應(yīng)該注意元器件的結(jié)構(gòu)和“三分之二”原則的應(yīng)用。

③小元件的選擇。

④其他元器件的選擇，例如集成器件等。

3.本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本質(zhì)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是指本質(zhì)安全型防爆電器設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它主要包括設(shè)備外殼的設(shè)計(jì)，防爆電器、機(jī)械隔離的設(shè)計(jì)，印制電路板的設(shè)計(jì)以及銅導(dǎo)線的選擇，等等。

(1)設(shè)備外殼

①防護(hù)要求應(yīng)該至少符合：工廠用設(shè)備，IP20;煤礦用設(shè)備，IP54(傳感元件除外)。

②電纜引入應(yīng)該符合：電纜進(jìn)入設(shè)備部位密封，符合防護(hù)等級(jí)要求。

③外殼如果使用塑料材料制作，則應(yīng)該能夠防止產(chǎn)生和積累靜電電荷。

(2)電路隔離

電路隔離分為防爆電器隔離和機(jī)械隔離。

①防爆電器隔離是指防爆電器能量的隔離，例如，采用可靠變壓器、安全柵等防爆電器隔離環(huán)節(jié)。

②機(jī)械隔離是指機(jī)械空間的隔離，例如，防爆電器間隙、爬電距離和間隔距離、屏蔽等實(shí)體隔爆環(huán)節(jié)。機(jī)械隔離實(shí)質(zhì)上是一種另類(lèi)的防爆電器能量隔離，防止防爆電器短路和(或)電磁干擾可能造成的麻煩。

(3)元器件布置和導(dǎo)線布線

元器件，原則上按照電路前級(jí)、后級(jí)的順序布置，發(fā)熱元器件布置在利于散熱的位置，高頻元器件應(yīng)該被屏蔽，等等。

電線，不管是銅導(dǎo)線還是印制導(dǎo)線，不應(yīng)該因布線引起寄生振蕩和信號(hào)干擾;脈沖信號(hào)導(dǎo)線與模擬導(dǎo)線不要平行布置;本質(zhì)安全電路導(dǎo)線與非本質(zhì)安全電路導(dǎo)線不得混合在一起布置，等等。

(4)印制導(dǎo)線

在選擇印制導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)該考慮溫度組別、載流量和可靠連接的要求。

(5)銅導(dǎo)線

在選擇銅導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)該考慮溫度組別、載流量和可靠連接的要求。本質(zhì)安全電路導(dǎo)線原則上采用淺藍(lán)色的。

(6)可靠連接

在確定可靠連接時(shí)，應(yīng)該注意連接點(diǎn)的配置，防止連接開(kāi)路出現(xiàn)火花放電。

(7)接地

如果需要，應(yīng)該進(jìn)行可靠的接地。

(8)標(biāo)志牌

設(shè)備應(yīng)該配置標(biāo)志牌，例如銘牌、使用說(shuō)明牌、警告牌等。

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