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本質安全型防爆電器設備的防爆結構，廣義地講，主要是指本質安全電路的性能、結構及其元件、連接，以及設備外殼、印制電路板與由實體結構保證的安全環(huán)節(jié)。由于本質安全型防爆電器的品種繁多，電路龐雜，用途廣泛，結構各異，因而，我們不可能而且也沒有必要去探討詳細設計方法。在這里，僅就設計層面上與防爆安全性能有關的一些共性原則問題給以簡單的討論。

1.基本原則

大家已經(jīng)知道，本質安全型防爆電器設備和電路攜帶的能量，無論是在正常運行狀態(tài)下還是發(fā)生故障條件下，都不得點燃它周圍的爆炸性氣體混合物，不管它是以火花放電形式還是以熱效應釋放出來。

因此，限制能量和隔離能量，是處理本質安全技術時所必須思考的首要問題，當然，在設計本質安全型防爆電器設備時所必須遵守的基本原則。

在本質安全型防爆電器設備和電路中，限制能量和隔離能量，就是通過電路中所有元器件及合電路來限制電路攜帶的能量大于相應的可燃性氣體的最小點燃能量，防止在爆炸性危險場出現(xiàn)放電火花和(或)熱效應造成的點燃危險。只要恰當?shù)叵拗屏四芰亢涂煽康母綦x就可以實現(xiàn)設備和電路的本質安全性能。

在實際設計本質安全型防爆正壓柜設備時，原則上，設計者可以從本質安全電路和本質安全結構方面入手。現(xiàn)分別予以敘述。

2.本質安全電路設計

本質安全電路設計，主要是電路基本性能和防爆安全性能的綜合性設計。這樣的設計既考慮設備基本性能又要顧及防爆安全性能;當二者發(fā)生矛盾時，設計人員應該以防爆安全性能來調整基本性能。

本質安全電路設計包括根據(jù)防爆防爆電器技術的基本要求來確定設備基本性能、選擇電路力計算電路參數(shù)和選擇防爆電器元器件，以及系統(tǒng)調試等。

(1)確定基本性能和防爆安全性能

本質安全型防爆電器設備基本上可以分為4種類型：電源類、探測顯示類、控制類和其他類。

4種類型，既可以是獨立的，也可以是相互關聯(lián)的，組合在一起的。

不管是哪種類型的設備，在確定基本性能時，人們必須從防爆安全性能方面來考慮基本的各個指標。而從防爆安全性能方面應該考慮的主要內容如下：

①根據(jù)設備類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系。

③繪制電路系統(tǒng)草圖。

(3)計算電路參數(shù)

當電路系統(tǒng)草圖繪制完成以后，設計人員應該根據(jù)所要設計設備的基本性能和防爆安全性，原則上，可以從電路末級開始向前一級計算各級的相關參數(shù)。

①根據(jù)基本性能逐級計算各種基本參數(shù)。

②按照防爆安全性能(本質安全性能)要求，對計算結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“防爆參數(shù)”)，而且，與相關曲線和數(shù)據(jù)表比對，核實本質安全性能。

在計算時，上述的參數(shù)計算和施加安全系數(shù)可以同時一起進行。

(4)元器件選擇

當電路參數(shù)計算完成以后，設計人員應該根據(jù)這些參數(shù)認真選擇防爆電器元器件，而且，應該盡可能地選用可靠元器件。

①在選擇元器件時，應該注意元器件上標志的標稱值和允許誤差。對于一些元件，例如，電阻和(或)電容，當計算值無法滿足標稱值時，可以采用元件組合方法來得到滿足。

②在選擇可靠元器件時，應該注意元器件的結構和“三分之二”原則的應用。

③小元件的選擇。

④其他元器件的選擇，例如集成器件等。

3.本質安全結構設計

本質安全結構設計，主要是指本質安全型防爆電器設備的機械結構設計。它主要包括設備外殼的設計，防爆電器、機械隔離的設計，印制電路板的設計以及銅導線的選擇，等等。

(1)設備外殼

①防護要求應該至少符合：工廠用設備，IP20;煤礦用設備，IP54(傳感元件除外)。

②電纜引入應該符合：電纜進入設備部位密封，符合防護等級要求。

③外殼如果使用塑料材料制作，則應該能夠防止產(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機械隔離是指機械空間的隔離，例如，防爆電器間隙、爬電距離和間隔距離、屏蔽等實體隔爆環(huán)節(jié)。機械隔離實質上是一種另類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)元器件布置和導線布線

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

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

(4)印制導線

在選擇印制導線時，應該考慮溫度組別、載流量和可靠連接的要求。

(5)銅導線

在選擇銅導線時，應該考慮溫度組別、載流量和可靠連接的要求。本質安全電路導線原則上采用淺藍色的。

(6)可靠連接

在確定可靠連接時，應該注意連接點的配置，防止連接開路出現(xiàn)火花放電。

(7)接地

如果需要，應該進行可靠的接地。

(8)標志牌

設備應該配置標志牌，例如銘牌、使用說明牌、警告牌等。

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