隔爆型、本安型和正压型的防爆原理及特点浅析

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摘要：文章首先阐述了爆炸的概念及形成条件，然后用图文并茂的方式介绍了隔爆型、本安型和正压型的防爆原理及优缺点，并对其使用范围做了简要的阐述。

关键词：爆炸 隔爆型 本安型 正压型 防爆原理

1 爆炸的概念、危害及使用范围

防爆领域所说的爆炸是燃烧的一种加速度反应。在爆炸危险性环境中，燃烧剂（如氢气，汽油，苯等）、氧化剂（氧气，空气）、点燃源（例如明火，火花，电弧，高温表面等）三要素在时间和空间上同时相遇时就会发生氧化反应，在短时间内释放出大量的热辐射和光辐射，这些能量在一定封闭或者半封闭（通风不畅）的空间内得不到或来不及释放，就会在空间内形成巨大的冲击波，并发出强光和声响，这就形成了爆炸。爆炸一旦产生将会带来不可估量的人员伤亡和财产损失，防爆电气正是为避免产生这种爆炸危险而研发的。防爆电气设备广泛应用于石油、化工、煤矿、轻纺、粮食加工以及军工业部门中可聚集爆炸性气体、蒸汽、粉尘或纤维等危险物料的爆炸危险场所[1]。

2 防爆类型的分类

防爆类型分为：隔爆型、本安型、增安型、正压型、浇封型、充油型、充沙型、无火花型。本文主要介绍常见的三种典型防爆类型：隔爆型、本安型和正压型。

3 几种防爆类型的防爆原理、优缺点及使用范围

3.1 隔爆型Ex“d”

隔爆型的基本原则是包容型。在电气设备中，利用隔爆外壳，承受其内部爆炸性气体混合物爆炸时产生的爆炸压力，并阻止内部爆炸向周围爆炸性混合物传播。设备中所有隔爆间隙小于相应可燃性气体的最大实验安全间隙 （在标准规定的实验条件下，一个外壳内最易点燃浓度的爆炸性混合物被点燃后产生的火焰穿越25mm长的结合面，不能点燃外壳外部环境的爆炸性混合物时，结合面两部分之间的最大间隙）[2]。如果可燃性气体进入外壳之内被火花点燃产生爆炸，则爆炸火焰被限制在外壳之内，不能点燃外壳外部环境中的爆炸性混合物，从而保证了使用环境的安全。结合我公司产品将隔爆型防爆原理图解如下：

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图1

隔爆型优点：最为优良也是最为原始的防爆类型，是其它防爆类型的鼻祖。缺点：封装硕大而笨重，对电缆、接头、导管、衬垫、封装等均有特殊要求（电缆引入装置中的橡胶密封圈的内径应与接入电缆的外直径相配合，并用压紧螺母压紧；若是钢管配线，则应按规定进行填料密封；没有装入电缆的引入装置入口应该按标准规定的塞堵进行封堵）。处于危险环境中时不允许带电开盖操作，打开封装必须使用特殊工具，若安装和维护不当则会导致危险情况发生。隔爆型不允许在0区使用，一般用于电机、灯具等。

3.2 本安型Ex“i”

本安型即本质安全型，基本原则为限制型。它将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平，在规定的实验条件下，（设备的电路）正常工作或规定的故障状态下产生的电火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物[3]。主要防爆措施是限制电路中的电流和电压，使产生的火花的能量小于相应的最小点燃能量。主要保护措施：电路的电压和电流限制以及电路中的电容和电感限制，分为ia型（允许两个故障点）和ib（允许一个故障点）两种。典型的本安型防爆原理图解如下：

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图2

本安型优点：设备不需要特殊电缆，操作工在检修和维护时比较安全，并且允许带电开盖操作。缺点：不适用于大功率设备，一般用于测量、控制、通讯等弱电设备。“ia”型允许工作于0区，“ib”型允许工作于1区[4]。

3.3 正压型Ex“p”

在设备的外壳内通入一定压力的新鲜空气或惰性气体，使周围的可燃性气体不能进入外壳内部，从而阻止点燃源与爆炸性气体接触，以达到防止爆炸的目的[5]。正压型电气设备的关键措施是设备外壳内部保护性气体（新鲜空气或惰性气体）的压力高于环境压力至少50Pa。正压型电气设备要求：正压外壳管道和它们的连接部件应承受制造厂规定的正常运行时所有排气孔封闭状态下最大正压的1.5倍压力，最低压力为200Pa[5]。保护气体入口应该在非危险区，且无腐蚀性介质；排气也应该设在非危险区，否则应考虑安装隔离火花和颗粒的挡板；监测风压以及风量的装置的整定值应该符合产品铭牌或使用说明书中的规定。结合我公司产品正压型防爆原理图解如下（图3）：

正压型优点：其他方法都不适用时的解决方案。缺点：安装和维护工作复杂而昂贵；仪表如果接触可燃混合物，必须采取其它防护措施；不许带电开盖操作。一般主要用于大型电机、变压器和高压开关。允许使用区域：带自动上电功能的仪表可用于1区；工作带声光报警的仪表可用于2区。

目前，我公司的防爆产品主要涉及隔爆型、本安型、正压型三类。无论哪种防爆类型，防爆最本质的原理是避免电气设备成为点燃源。防止爆炸的最根本手段是不让燃烧剂、氧化剂、点燃源三要素在时间和空间上同时出现。不同的工况环境，应在综合考虑成本和维护方便性之后选用最为合适的防爆类型电气产品，将现场危险系数降到最低。

参考文献：

[1]GB 3836.1-2010，爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求[S].

[2]GB 3836.2-2010，爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备[S].

[3]GB 3836.4-2010，爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备[S].

[4]GB/T 4942.1-2006，旋转电机整体结构的防护等级（IP代码）分级[S].

[5]GB 3836.5-2004，爆炸性环境 第5部分：正压外壳型“p”[S].

作者简介：

甘方熹（1982-），男，2007年毕业于华中农业大学机械设计制造及自动化专业，助理工程师，现主要从事电动机设计工作。