防爆安全栅工作原理及应用
一防爆原理
〈一〉发生爆炸的三要素:
1现场存在易爆物质，如爆炸性气体、可燃蒸汽、爆炸性粉尘及可燃纤
维。
2现场存在氧气。
不同爆炸性气体可能发生爆炸的浓度范围不同。
3现场存在引爆源，例如有足够能量的火花或足够高的物体表面温度。〈二〉爆炸型物质的分类、分级与分组
1．爆炸型物质的分类
爆炸型物质分为三类
I类：矿井甲烷；
II类：爆炸性气体、蒸汽
III类：爆炸性粉尘、纤维
2．爆炸型气体（含蒸汽和薄雾）的分级与分组
爆炸型气体在标准试验条件下，按其最大试验安全间隙和最小点燃
电流比分级。按其引燃温度分级。
1、评价爆炸性气体危险性的三个特性
（1）爆炸性气体与空气混合的可爆浓度范围
如：H2 4％-75％，C2H2 2％-9％。
（2）爆炸性气体与空气的混合气体对引爆火花能量的敏感性
如：H2最小引爆火花的能量为0.019mJ，
C2H2 为0.060mJ。
（3）爆炸性气体与空气的混合气体对物体表面温度的敏感性。
2、根据可能引爆的最小火花能量
（1）中国，欧洲等分四个危险性等级
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
矿井外的工作ⅡA 丙烷 0.180mJ
ⅡB 乙烯 0.060mJ
ⅡC 氢气 0.019mJ
（2）美国、加拿大首先将散布在空气中的爆炸性物体分成CLASS
CLASS Ⅰ：气体和蒸汽
CLASS Ⅱ：尘埃
CLASS Ⅲ：纤维
然后再将气体和尘埃分成GROUP
GROUP 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 煤碳尘埃
G 谷物尘埃
3、根据气体对物体表面温度的敏感性，分成六个温度范围
温度组别安全的物体表面温度 155种常用爆炸性气体
T1 ≤450℃氢气、丙烯腈等46种
T2 ≤300℃乙炔、乙烯等47种
T3 ≤200℃汽油、乙烯腈等36种
T4 ≤135℃乙醛、四氧乙烯等6种
T5 ≤100℃二硫碳
T6 ≤85℃硝酸乙酯和亚硝酸乙酯
〈六〉仪表的防爆标志
1、Exia ⅡC T6
2、EExiaⅡC符合欧洲标准，没有温度组别说明该仪表不与爆炸性气体直接接触。
3、Ex de(ib)ⅡCT4—6
4、Division 1;Class 1 Group 1;T6
仪表防爆原理
1控制易爆气体
（1）正压防爆E XP
（2）充油防爆
2控制爆炸范围
（1）隔爆型防爆方法E Xd。
3控制引爆源，人为地消除引爆源，既消除足以引爆的火花，又消除足
以引爆的仪表表面温度。
（1）本质安全防爆方法 Exi.
〈三〉危险场合危险性的分级
1中国分成三个等级区域
（1）0级区域（简称0区）： T >1000小时/年
（2）1级区域（简称1区）： 10 < T < 1000小时/年
（3）2级区域（简称2区）： T < 10小时/年
2北美分为两个等级区域
（1）D ivision 1: T > 100小时/年
（2）D ivision 2: T < 100小时/年
〈四〉防爆方法对危险场合的适用性
ZONE 0：Exia 本质安全型GB3836.4
Exs 经特别认证批准的特殊防爆方法
ZONE 1：适用于ZONE 0的防爆方法
Exib 本质安全型GB3836.4
Exp 正压型GB3836.5
Exd 隔爆型GB3836.2
Exe 增安型GB3836.3
Exm 浇封型GB3836.9
Exg 充砂型GB3836.7
Exo 充油型GB3836.6
ZONE 2：适用于ZONE 0和ZONE 1的防爆方法
Exn 无火花型GB3836.8
〈五〉
二、本质安全防爆方法
〈一〉本质安全防爆方法是利用安全栅技术将提供给现场仪表电量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温度的安全范围内，从而消除引爆源的防爆方法。
对于仪表检测控制回路而言，限制能量首先意味着限制电压电流，又由于电容和电感能储存和释放电能，因此电容和电感也须限制。
限制仪表的表面温度，除须限制回路的开路电压和短路电流外还须限制回路的最大功率。
〈二〉本质安全仪表和安全栅的防爆系数认证。
本质安全防爆回路总是由一个本安现场仪表和作为回路限制关联设备的安全栅配合组成。
当现场仪表所产生或储存的电能量不超过1.2V，0.1mA，20μJ，25mW时，被称为简单仪表。简单仪表无须本安认证即可与已取得本安认证的安全栅配合构成本安防爆回路。常见的简单仪表有：
温度信号输入：热电偶和热电阻；
开关信号输入：干接点，如压力开关、温度开关、行程开关、按钮等；
开关信号输出：LED等
若非简单仪表而采用本安防爆法，则必须取得本安防爆认证并与同样取得本安防爆认证的安全栅配合构成本安防爆回路。
本安仪表或安全栅在认证时，除确认其防爆标志外，通常已经确认具体的安全参数。
本安仪表的主要安全参数：
Ui：允许输入的最大故障电压；
Ii：允许输入的最大故障电流；
Pi: 允许输入的最大功率；
Ci:仪表的等效电容；
Li:仪表的等效电感。
安全栅的主要安全参数：
Uo：可能输出的最大电压即安全限压值；
Io：可能输出的最大电流即安全限流值；
Po: 可能输入的最大功率；
Co: 允许的最大回路电容；
Lo: 允许的最大回路电感。
工程设计人员和最终用户可依据下表确认本安仪表和安全栅的安全参数值：本安仪表参数+电缆参数安全参数匹配条件安全栅参数
Ui ≥ Uo
Ii ≥ Io
Pi ≥ Po
Ci+Cc ≤ Co
Li+Lc ≤ Lo
表中，Cc和Lc为电缆分布电容和电感。
在中国，工程设计人员和最终用户可依据国家授权认证机构签发的
