本质安全型防爆电气的防爆原理

A. 防爆系统工作原理

防爆的基本原理

爆炸的概念：爆炸是物质从一种状态，经过物理或化学变化，突然变成另一种状态，并放出巨大的能量。急剧速度释放的能量，将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。
爆炸必须具备的三个条件：

1 ）爆炸性物质：能与氧气（空气）反应的物质，包括气体、液体和固体。（气体：氢气，乙炔，甲烷等；液体：酒精，汽油；固体：粉尘，纤维粉尘等。）
2 ）氧气：空气。
3 ）点燃源：包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。
为什么要防爆

易爆物质 : 很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质；化学工业中，约有 80% 以上的生产车间区域存在爆炸性物质。氧气 : 空气中的氧气是无处不在的。点燃源 : 在生产过程中大量使用电气仪表，各种磨擦的电火花 , 机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免，尤其当仪表、电气发生故障时。
客观上很多工业现场满足爆炸条件。当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时，若存在爆炸源，将会发生爆炸。因此采取防爆就显得很必要了。
仪表防爆的原理

危险场所危险性划分：

爆炸性物质 区域定义 中国标准 北美标准
气体(CLASS Ⅰ) 在正常情况下 , 爆炸性气体混合物连续或长时间存在的场所 0 区 Div.1
在正常情况下爆炸性气体混合物有可能出现的场所 1 区
在正常情况下爆炸性气体混合物不可能出现 , 仅仅在不正常情况下 , 偶尔或短时间出现的场所 2 区 Div.2
粉尘或纤维(CLASS Ⅱ/Ⅲ） 在正常情况下 , 爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物可能连续 , 短时间频繁地出现或长时间存在的场所 10 区 Div.1
在正常情况下 , 爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现 , 仅仅在不正常情况下 , 偶尔或短时间出现的场所 11 区 Div.2
防爆方法对危险场所的适用性：

序号 防爆型式 代号 国家标准 防爆措施 适用区域
1 隔爆型 d GB3836.2 隔离存在的点火源 Zone1,Zone2
2 增安型 e GB3836.3 设法防止产生点火源 Zone1,Zone2
3 本安型 ia GB3836.4 限制点火源的能量 Zone0-2
本安型 ib GB3836.4 限制点火源的能量 Zone1,Zone2
4 正压型 p GB3836.5 危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2
5 充油型 o GB3836.6 危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2
6 充砂型 q GB3836.7 危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2
7 无火花型 n GB3836.8 设法防止产生点火源 Zone2
8 浇封型 m GB3836.9 设法防止产生点火源 Zone1,Zone2
9 气密型 h GB3836.10 设法防止产生点火源 Zone1,Zone2
防爆对危险场所的适用性：

爆炸性危险气体分类

根据可能引爆的最小火花能量，我国和欧洲及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分为四个危险等级 , 如下表 :
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 0.180mJ
ⅡB 乙烯 0.060mJ
ⅡC 氢气 0.019mJ
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( 类别 ):CLASS Ⅰ气体和蒸气 ; CLASS Ⅱ 尘埃 ; CLASS Ⅲ纤维 . 然后再将气体和尘埃分成 Group( 组 ) ：
组名 代表性气体或尘埃
A 乙炔
B 氢气
C 乙烯
D 丙烷
E 金属尘埃
F 煤炭尘埃
G 谷物尘埃
气体温度组别划分：
温度组别 安全的物体表面温度 常见爆炸性气体
T1 ≤ 450℃ 氢气、丙烯腈等 46 种
T2 ≤ 300℃ 乙炔、乙烯等 47 种
T3 ≤ 200℃ 汽油、丁烯醛等 36 种
T4 ≤ 135℃ 乙醛、四氟乙烯等 6 种
T5 ≤ 100℃ 二硫化碳
T6 ≤ 85℃ 硝酸乙酯和亚硝酸乙酯
仪表的防爆标志

Ex(ia)ⅡC T6 的含义 :
标志内容 符号 含义
防爆声明 Ex 符合某种防爆标准，如我国的国家标准
防爆方式 ia 采用 ia 级本质安全防爆方法，可安装在 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 85℃
Ex(ia)ⅡC 的含义
标志内容 符号 含义
防爆声明 Ex 符合欧洲防爆标准
防爆方式 ia 采用 ia 级本质安全防爆方法，可安装在 0 区
气体类别 ⅡC 被允许涉及ⅡC 类爆炸性气体
注 : 该标志中无温度组别项 , 说明该仪表不与爆炸性气体直接接触。
防爆术语：

有关防爆术语及标准

安全栅安全参数定义：
• 安全栅最高允许电压： Um
保证安全栅本安端的本安性能，允许非本安端可能输入的最高电压
• 安全栅最高开路电压： Uoc
在最高允许电压范围内本安端开路时电压最大值
• 安全栅最大短路电流： Isc
在最高允许电压范围内本安端短路时的电流最大值
• 安全栅允许分布电容： Ca
保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电容
• 安全栅允许分布电感： La
保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电感
安全标志格式说明：

将工厂或矿区的爆炸危险介质，按其引燃能量，最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级，以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。
防爆标志格式：

Ex (ia) ⅡC T4
防爆标记 防爆等级 气体组别 温度组别
防爆等级说明：

ia 等级：
在正常工作、一个故障和二个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
正常工作时，安全系数为 2.0 ；
一个故障时，安全系数为 1.5 ；
二个故障时，安全系数为 1.0 。
注：有火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。
ib 等级：
在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
正常工作时，安全系数为 2.0 ； 一个故障时，安全系数为 1.5 。
正常工作时，有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护，并且有故障自显示的措施，一个故障 时安全系数为 1.0 。

B. 隔爆和防爆 以及本安型 的具体含义和区别

一、具体含义

1、隔爆是用一个壳体把电器元件装起来, 电器元件成为点燃源引起爆炸后产生的高温高压气体, 通过外壳的间隙(隔爆间隙)减温减压排向外界，减温减压过的气体就不足以引起壳体外界的爆炸了。因此, 隔爆是指把爆炸的能量隔绝在腔体内部, 而不是隔绝腔体外的爆炸危险气体, 浇封才是隔绝外部爆炸性气体。

2、防爆是指防止爆炸的发生。一般从爆炸的原理入手，阻断爆炸产生的条件。

3、本安技术一般应用在仪表上, 通过限制电气回路中的能量并配合电气设备的结构设计, 使得在正常和事故工况下回路中都不可能产生达到点燃源要求的点。本安技术一般是成套使用的, 要在安全区设置安全栅,安全栅后面的回路均为本安设备。本安电路的卡件端子电缆塑料戈兰都要用淡蓝色标识。

二、区别

1、从定义上区别

隔爆会产生爆炸，但把爆炸的能量隔绝在腔体内部，无法引起壳体外界的爆炸。

防爆是防止爆炸的发生，隔爆和本安型是防爆的两种方式。

本安型不会产生爆炸，在标准规定的条件(包括正常工作和规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路(0/I区防爆技术)。

3、从防爆原理上区别

隔爆要求外壳必须具有足够的强度；且各外壳接合面必须具有足够长的啮合长度和足够小的间隙，以确保内部爆炸不会穿过隔爆接合面而导致外部环境爆炸。

本安型是一种以抑止点火源能量为防爆手段的“安全”技术。要求设备在正常工作或故障状态下可能产生的电火花或热效应分别小于爆炸性危险气体的最小点燃能量和自燃温度。例如：氢气19uJ 560℃。

2、从应用区域上区别

隔爆型适用区域：只能安装在1区或2区危险场所。

本安型适用区域：

（1）Exia：直至两个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本安设备可安装在0区、1区、2区危险场所。Exia本安设备是唯一可安装在0区的防爆电气设备。

（2）Exib：直至一个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本安设备可安装在1区、2区危险场所。

C. 何谓本质安全型电气设备它是如何实现电气防爆的

本质安全型防爆电气设备，就是本事就是安全的，本安型对电路的要求很严格专，本安电路限属制电压，限制电流，说白了就是限制能量。危险场所最忌讳有火花，可是本质安全型电气设备，即使产生火花，由于火花能量低而不能引发事故，就好比划一根火柴，不能引燃一块蜂窝煤一样。
来自南阳中天防爆

D. 本质安全型防爆电气设备是通过什么达到防爆目的

通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，回使其在正常工作和规定答的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现电气防爆，这种电气设备的电路本身就具有防爆性能，也就是从“本质”上就是安全的，故称为本质安全型（以下简称本安型）。采用本安电路的电气设备称为本质安全型电气设备。由于本安型电气设备的电路本身就是安全的，所产生的火花、电弧和热能都不能引燃周围环境爆炸性混合物，因此本安型电气设备不需要专门的防爆外壳，这样就可以缩小设备的体积和重量，简化设备的结构。同时，本安型电气设备的传输线可以用胶质线和裸线，可以节省大量电缆。因此，本安型电气设备具有安全可靠、结构简单、体积小、重量轻、造价低、制造维修方便等优点，是一种比较理想的防爆电气设备。但由于本安型电气设备的最大输出功率为25W左右，因而使用范围受到了限制。目前本安型电气设备主要用于通讯、信号和控制系统，以及仪器，仪表等。

E. 本质安全防爆电气设备有哪些优点

本质安全型电气设备的防爆原理是：
通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现了电气防爆，这种电气设备的电路本身就具有防爆性能，也就是从“本质”上就是安全的，故称为本质安全型（以下简称本安型）。采用本安电路的电气设备称为本质安全型电气设备。
由于本安型电气设备的电路本身就是安全的，所产生的火花、电弧和热能都不能引燃周围环境爆炸性混合物，因此本安型电气设备不需要专门的防爆外壳，这样就可以缩小设备的体积和重量，
简化设备的结构。同时，本安型电气设备的传输线可以用胶质线和裸线，可以节省大量电缆。因此，本安型电气设备具有安全可靠、结构简单、体积小、重量轻、造价低、制造维修方便等优点，是一种比较理想的防爆电气设备。但由于本安型电气设备的最大输出功率为25W左右，因而使用范围受到了限制。目前本安型电气设备主要用于通讯、信号和控制系统，以及仪器，仪表等。
本质安全型电气设备分为单一式和复合式两种型式。单一式本安型电气设备是指电气设备的
全部电路都是由本质安全电路组成的，如携带式仪表多为单一式。复合式本质安全型电气设
备是指电气设备的部分电路是本质安全电路，另一部分是非本安电路，如调度电话系统。

F. 本安电路的基本原理

本质安全电气设备防爆基本原理是：通过限制电气设备电路的各种参数或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现电气防爆。
本质安全型电气设备根据其安全程度不同分为ia和ib两个等级。ia等级是指电路在正常工作、一个或两个计数故障时，都不能点燃爆炸性混合物的电气设备。ib等级是指电路在正常工作或一个计数故障时，不能点燃爆炸性混合物的电气设备。
电路放电火花的基本形式为：火花放电、弧光放电、辉光放电和由三种放电形式组成的 混合放电。火花放电是在接通和断开电容电路时，击穿放电间隙中的气体而产生的，其特点是低电压大电流放电。弧光放电是由某种形式的不稳定放电不断转化而产 生的，如高压击穿时产生的放电形式，特点是：可以产生持续的电弧、电流密度大、放电能量集中、点燃周围爆炸性混合物的能力强，电感性电路放电形式属弧光放电。辉光放电是在高电压小电流的条件下产生的放电形式，其特点是：放电能量不集中、能量散失大、点燃周围爆炸性混合物的能力差。由于弧光放电是最危险的放电形式，因此电感性电路是研究本质安全电路的重要内容。
模型的建立，是以线性本质安全电源为基础进行的理论研究。随着电子技术和电力电子元器件技术的进步，开关电源技术得到了飞速的发展。出现了开关型本质安全电源技术。
本质安全电路理论经过一百多年的进步和发展，电路的技术理论已经成熟。开关电路技 术同样经过几十年的发展，已经广泛应用于各个领域，开关电源技术无论是在理论还是在实际电路中都已经非常成熟。而本质安全电源电路却仍然停留在线性电源的 阶段，由于线性电源在煤矿井下应用存在着许多不足之处，尤其是输出功率很难提高，已经不能满足现阶段煤矿企业的发展需求。开关型本质安全电源可以弥补线性 本质安全电源的缺点，选择适当的电路拓扑结构和工作频率，能够有效提高本质安全电源的输出功率。因此，对于本质安全电路来讲，即是一种新的应用技术，同时 也是本质安全电路未来的发展方向。

G. 防爆电气的原理

防爆电气设备是按国家标准设计制造的不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。在煤炭、石油、化工及其他行业中，生产环境，爆炸物质不同，所采用的防爆措施也不同。为了使防爆电气设备的设计、制造标准化，便于检验、使用和维修，我国已制订了完整的防爆电气设备的国家标准。现行的防爆电气设备的国家标准是GB3836，它与IEC79标准基本对应。

根据所采取的防爆措施，GB3836把防爆电气设备分为隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、充砂型、无火花型、浇封型、气密型和特殊型。 a.隔爆型电气设备
具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。隔爆外壳既能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，也能阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播。该型设备的标准为GB3836.2―83《爆炸性环境用防爆电气设备――隔爆型电气设备》。 b.增安型电气设备
正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的电气设备，在其结构上采取措施，提高安全程度，以避免在正常或规定的过载条件下出现电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的电气设备，称为增安型电气设备。该设备的标准为GB3836.3―83《爆炸性环境用防爆电气设备――增安型电气设备》。 c.本质安全型电气设备

全部电路均为本质安全电路的电气设备称为本质安全型电气设备。所谓本质安全电路是指在规定条件下，在正常工作或规定的故障状态下，产生的电火花和热效应均不能点燃爆炸性混合物的电路。该型设备的标准为GB3836.4―83《爆炸性环境用防爆电气设备――本质安全型电路和电气设备》 d.正压型电气设备
具有正压外壳的电气设备称为正压型电气设备。所谓正压外壳是指向外壳内通入保护性气体，保持内部保护性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，以阻止外部爆炸性混合物进入壳内的外壳。该型设备的标准为GB3836.5―87《爆炸性环境用防爆电气设备――正压型电气设备》。
e.充油型电气设备
将全部部件或可能产生电火花或过热的部分部件浸在油内，使其不能点燃油面以上或壳外的爆炸性混合物的电气设备称为充油型电气设备。该型设备的标准为GB3836.8―87《爆炸性环境用防爆电气设备――充油型电气设备》。 f.充砂型电气设备
外壳内部充填砂粒材料，使其在规定条件下外壳内产生的电弧、传播的火焰、壳壁或砂粒材料表面的过热温度均不能引燃该型设备周围的爆炸性混合物的电气设备称为充砂型电气设备。该型设备的标准为GB3836.7―87《爆炸性环境用防爆电气设备――充砂型电气设备》。
g.无火花型电气设备
在正常运行条件下不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用故障的电气设备称为无火花型电气设备。
无火花型电气设备在设计和制造时要采取措施，使设备在正常运行时不产生具有点燃作用的电弧、火花或危险温度，并且在一般情况下也不会发生具有点燃作用的电气或机械故障。该型电气设备的标准为GB3836.8―87《爆炸性环境用防爆电气设备――无火花型电气设备》。
h.浇封型电气设备
整台设备或其中部分，即可能产生点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温部分浇封在浇封剂中，在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备。该型电气设备的标准为GB3836.9―90《爆炸性环境用防爆电气设备――浇封型电气设备》。
i.气密型电气设备
具有气密外壳的电气设备。该外壳用熔化、挤压或胶粘的方法进行密封，防止壳外的气体进入壳内，使之与引燃源隔开。该型设备的标准为GB3836.10―90《爆炸性环境用防爆电气设备――气密型电气设备》。
j.特殊型电气设备
凡在结构上不属于上述基本防爆类型，或上述基本防爆型的组合，而采取其他特殊措施经充分试验又确实证明具有防止引燃爆炸性

气体混合物能力的电气设备称为特殊型电气设备。该型设备须经国家主管部门指定的检验单位检验合格，还应报国家标准局备案。 k.粉尘防爆电气设备
按规定条件设计制造，使其外壳能阻止可燃粉尘进入或进入量不会妨碍设备安全运行，内部堆积的粉尘也不易产生点燃危险，从而保证使用时不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。该型设备的标准为GB1276.1―90《爆炸性粉尘环境用防爆电气设备――粉尘防爆电气设备》

H. 防爆电机的防爆原理是什么

电机机械设备使用在有可燃性气体混合物的场景，电机设备产生的火花、电弧会引发安全事故；电机设备表面发热也可能会造成安全隐患。
所以防爆电机的防爆原理是对于设备在正常运作时能产生电弧，火花产生在防爆电机机壳内，采取浇封型、充砂型、充油型、正压型等技术手段，这样防爆电机以达到预期效果。
对与增安型电机而言是对在正常运行或认可的过载条件下，不会发生电弧，火花和过热现象。就可以进一步提高防爆电机的稳定性。所以这类电气在正常运行时就没有引燃源，可用于爆炸性危险环境。

国内防爆电机生产厂家的防爆技术已经比较成熟，但是选择防爆电机时还是要擦亮眼睛。

I. 常用防爆类型的防爆原理有哪些

本安型，就是本身就可以防爆的；隔爆型，就是将电器和防爆环境隔绝的；增安型，正压型，浇封型，粉尘型，特殊型，氧密型，充砂型，还有就不记得了，这个一句两句说不清楚的，您觉得好就给我个满意哈

J. 防爆电气的原理是什么

爆炸的发生需要一定的前提即氧气、爆炸性物质、引爆源，只有当这三者在一定区域同时存在时才有可能发生爆炸，这就是所谓的爆炸三角形原理。而我们要做的就是控制这三个条件中的一个或多个。在生产过程中大量使用电气仪表，各种磨擦的电火花 , 机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免，尤其当仪表、电气发生故障时，会满足爆炸条件。

当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时将会发生爆炸。因此采取防爆就显得很必要了。于是人们采取了多种防爆电气技术方法，防止爆炸危险性环境形成及其爆炸，所以我们就是要控制在爆炸性环境中工作的物体既引爆源这就是防爆。