唐山设计本安电源产品

9气孔和隔板的设置：目的是保证有效换气。9.1重于空气的保护气体，唐山本安电源进气口在顶部，排气口在底部。9.2轻于空气的保护气体，进气口在底部，排气口在顶部。9.3在外壳的相对侧设置进气口和排气口。9.4必要时加设导风管。10内部电池：只允许pz型，可参见无火花标准。11温度组别：11.1 Px、Py型外壳高表面温度或内部零件的高表面温度。 如下列情况，内部元件可以超过标志的温度组别：1）符合GB3836.1中有关小元件的要求。2）时间间隔能满足元件冷却到温度组别。如正压中断，应采取措施在内部发热元件表面温度冷却到低于允许的高值之前防止可能出现的任何爆炸性气体环境与热元件表面接触。如：辅助通风系统进入工作状态或将热表面放在气密或浇封的壳体内。（py外壳内，在正常运行条件下有点燃能力的热元件是不允许的）11.2 pz型以外壳的高外表面温度为依据。12、安全装置：（静态正压除外）12.1 对于Px型要有要有防止换气前就通电的安全装置——定时器、压力传感器和排气口处流量传感器。（检测换气流量和正压值，当达到低流量且正压值在规定范围内可启动换气计时器，换气时间达到后才可通电，任何步骤故障都回到起始状态）。Py、pz型只要求有压力传感器。12.2如果制造商不提供安全装置，加“X”。12.3对于Px型，制造商应提供功能程序图。12.4 换气要求：考核制造商规定的两个指标—低换气流量和换气时间，可根据5倍外壳容积的保护气体量进行计算并由试验考核。对于Px型要在排气口出检测换气流量，Py、pz虽不要求实时监控，但要加标志牌12.5保护气体：洁净的空气或惰性气体（氮气、二氧化碳或其它气体）。由压缩机、鼓风机或压缩气体容器，包括压力调节器、阀等。保护气体温度不超过40℃，如超过此范围应标注在外壳上 惰性气体加警示牌本安电源产品。12.6正压值： 低正压值：Px、Py型为50Pa，pz型为25Pa。制造商应规定低、高正压值和大泄漏速度。 正压的安全装置可以是断电（Px）本安电源产品、声光报警（Py、Pz）。安全装置和正压外壳之间不应有阀门。12.7可能带电的防爆型式：当正压不起作用时仍可能带电的部件要有相应的防爆型式的保护。

结构设计本产品防爆结构采用增安和浇封方法，图2中罗马字母为增安型壳体，其电源、负载、PT100传感器电缆通过增安型格兰引出；为增安型壳体唐山本安电源中的浇封剂，除显示电路、按键电路、接线端子裸露在浇封剂外，其他硬件电路均在浇封剂中。设计思路和特点如下1.4.1本控制器结构上要求体积小、重量轻、具备抗腐蚀性能，另外硬件电路中内置蓝牙模块，因此产品适合采用非金属材料，实际设计中采用了SMC模压成型的聚酯壳体作为产品的主体结构，壁厚6mm，外形尺160X160X90(mm)，通过了防爆标准要求的耐热耐寒、抗冲击等测试；采用硅发泡密封条并合设计壳体与壳盖之间的密封结构，通过了IP66防护等级测试，高于设计输入要求的IP65；1.4.2浇封型防爆措施在整机设计中起到了衔接和桥梁的作用，具体如下1）增安型壳体内部不适宜安装复杂电气元件，浇封措施的引入弥补了增安型壳体的局限性；2）设备温度组别核定时只需要考虑浇封剂表面的温升；3）本安本安电源产品电路中的关联电路、可靠隔离元件按本安标准要求必须进行浇封处理，因此浇封型防爆措施也即本安电源产品是本安防爆措施的一部分通过以上的结构设计，实际产品长宽高比例协调、体积小、重量轻、接线安装方便。

本部分以实例的方式给出本安电路关键元器件的核算方法1.1.3.1 熔断器、可靠电阻、稳压管组成的本安电源的核算方法图2中本安电唐山本安电源源为熔断器、可靠电阻、稳压管组成的二极管安全栅电路，见图3图3二极管安全栅电路类似电路在本安电路中被广泛应用，其原理本文不做重复论述，下面给出较少论述的稳压二极管和熔断器的设计验证方法：㈠ 稳压二极管的验算本安电路中稳压管的结温不允许超出手册给出的数值范围；施加在稳压管上的实际功率不允许超过稳压管许用功率的2/3本电路中熔断器F1选用的是力特保险丝3720080，额定电流In=0.08A；稳压二极管Z1、Z2选用的是EIC公司的SMBJ5339B，稳压值Vz=5.6V,标称功率为5W，结温范围Tj=-65℃~150℃，RθJA= 90K/W（结到空气的热阻），RθJL=25K/W（结到引脚的热阻）。本电路中稳压管上实际消耗最大功率：PZ = 1.7*In*Vz*1.05 = 1.7*0.08*5.6*1.05 ≈ 0. 8W ①按GB3836.4取1.5倍安全余量：Pz = 1.5*0. 8=1.2W按上述数据似乎选取标称功率为1.5W的稳压管即能满足要求，但事实是查各种稳压管数据手册可本安电源产品知，稳压管的标称功率一般指其引脚温度为25℃时的允许值，随着稳压管温升的增高其许用功率呈现较本安电源产品大斜率的衰减（见下文的图4）。

13、静态正压用安全措施和安全装置：13.1保护气体为惰性气体（氧气浓度应少于1%）唐山本安电源，且在安全场所充。13.2不允许有内释放源。13.3 应有正压检测的安全装置，Px、Py两台，pz一台，以断电或声光报警或其它方法保证设备安全。13.4当正压不起作用时仍可能带电的部件要有相应防爆型式的保护。13.5低正压值50Pa。14、型式试验：14.1温度测定。14.2外壳试验：（耐热、耐寒、冲击、跌落、防护）GB3836.114.2高正压试验：1.5倍大正压值或200pa，取大值。2min14.3泄露试验：内部正压大值，出气口封死，在进气口测量。14.4静态正压：内部达到大正压值，封闭个气孔，检测一段时间，压力变化不超过规定的低正压值（低正压值应大于正常运行时一个周期所测得的大压力损失，至少1h）。14.5换气试验：14.5.1保护气体为空气：（静态正压不适用）做两次试验即试验气体分别为氦气、氩气或二氧化碳（特定气体除外，25%低下限浓度），充试验气体浓度不低于70%，按低换气流量通空气，分别达到氦气1%、氩气或二氧化碳0.25%所需要的时间14.5.2保护气体为惰性气体：正常大气压下开始充入空气，充入惰性气体，直到氧气浓度不超过2%或1%为止所需要的时间。14.6低正压试验：检查正压保护系统是否能够动作。4.7 限制内部压力的正压外壳的性能检查：适用于气源为压缩气体，并且在调节器故障时泄露、排气口或泄压装置取决于对大正压的限制情况。进气口大压力或690kPa压力，取大值，除排气口和泄压装置外其余口关闭，所测得的内部压力不超过高正压。注：本安电源产品应设置安全泄压阀。或由用户限制压力并在外壳上本安电源产品标志大工作压力。或要求用户对气源只使用鼓风机并且未压缩的空气。14.8自动安全装置动作可靠性试验：人为调整保护参数。

本安与非本安的隔离，其典型电路例如采用光耦隔离的通讯电路⑨；2）实现了能量分散，各个模块可以采用单独的本安电源供唐山本安电源电，易于本安实现；3）各功能模块内的储能元件进行本安评定时以单独考核或按有保护器件的情况进行考核，避免了为实现本安性能而降低产品稳定性的问题；4）降低了传感器接口的本安参数，有利于外部电缆长度的选择。1. 1. 2 低功耗设计低功耗是硬件计追求的一项技术指标，与本安电路限能思想是一致的。本控制器主电路采用3.3V供电；主控芯采用低功耗微控制器；显示电路采用动态扫描驱动；温度检测采用PT100；电流和漏电流检测电路采用微型互感器，采集到的信号通过低功本安电源产品耗运放放大；采用模拟开关选通的方法，实现全部模拟信号采集共用一片18位采样精度的低功耗AD芯片；参数设置及信息查询采用低功耗蓝牙模块和轻触按键。通过本安电源产品上述设计需要本安限能的电路总耗电不超过110mA，对于本安实现及元器件选型非常有利。

如何选择防爆正压柜，可有以下两种选择考虑因易爆场所的环境差异而有所不同。通常有两种类别：气体易爆性环境和粉尘易爆性唐山本安电源环境，两种环境类别的介质差异决定了防爆正压柜的防爆结构不同。根据国家标准要求，一类是气体易爆性环境使用的防爆电气设备，可选择气体结构的防爆正压柜。另一类是易爆性环境的使用的粉尘防爆正压柜，而尘密结构通常以DT作标识，通常在爆炸性粉尘10区环境或者是其它爆炸性粉尘11区环境条件下使用。考虑因易爆性气体混合物的爆炸级别差异而有所不同，考虑因易爆性气体混合物的爆炸级别差异而有所不同。按照国家标准分类为i、nA、nB和nc，其依据的是电气设备的大试验安全间隙（MESG）和小点燃电流比（MICR）这两个指标进行计算，同时需要参照易爆性气体介质的差异性，如甲烷气体为i级别、丙烷气体为nA级别、乙烯气体为nB级别、乙炔和氢这两种气体为nc级别等，四种级别的计算指标呈逐级提高的趋势；考虑因易爆性气体混合物的组别或引燃温度差异而有所不同。按照国家标准，从组别T1到T6，易爆性气体、蒸汽或空气混合本安电源产品物可能被热表面所引燃的低温度是逐渐降低的，从而导致防爆电气设备的要求不断上升；考虑因周围环境差异而有所不同。因此选择防爆正压柜是与周围环境分不开的，如化工的、电子的、高温的、粉尘本安电源产品等不同环境条件下，应该因地制宜，应用与环境配套的防爆正压柜。