大庆设计本安电源产品

控制器的实际功能、结构框图1.1 硬件大庆本安电源设计中的本安实现本控制器的温度测量、电流采集、人机交互及微处理器单元均为电子线路，本产品的硬件选择了本质安全型设计，本安型设计具有诸多优点，例如利于传感器选型、利于结构设计、利于减小产品体积和降低成本等。确定了产品的本安设计方向即意味着所有硬件电路均与本性能相关，硬件电路的功能和本安实现成为设计的重点，下面主要阐述复杂本安电路的设计和部分关键元器件本安性能的核算方法。1.1.1能量网格化设计本控制器从本安电路角度来看属于复杂电路，为实现本安性能采取了能量网格化设计方法：即充分利用国标中规定和认可的可靠间距、可靠电阻、可靠隔离元件（可靠隔离元件可以是二极管、电容、变压器、光耦、继电器等），将本安电源产品各功能电路进行能量分区形成各自独立的能量孤岛。图2中数字序号标注的电路功能块，为各个独立的能量孤岛本安电源产品，大写英文字母标注的元件为功能块之间的可靠隔离元件。可靠隔离元件用于实现各功能块之间的信号传输的同时又实现了能量隔离或限制。

基本概念：1.1 内置系统：设备含有可燃性物质并可能形成内释放源的部分大庆本安电源。1.2内释放源：外壳内的某点或部位，从这些地方可燃性物质能够以可燃性气体、蒸汽或液体的形式释放到正压外壳内，并能与周围的空气形成爆炸性气体环境。1.4正压保护：用保持外壳内部保护气体的压力高于外部压力以阻止外部爆炸性气体进入外壳的方法。1.5静态正压保护：不添加保护气体而保持危险场所中正压外壳内的正压值的保护方法。1.6 px型：将正压外壳内的保护级别从本安电源产品Gb级或Mb级降至非危险的正压保护。（可用于I类设备）1.7 py型：本安电源产品将正压外壳内的保护级别从Gb级降至Gc级的正压保护。1.8 pz型：将正压外壳内的保护级别从Gc级降至非危险的正压保护。

2、防爆型式保护级别外壳内大庆本安电源含点燃能力外壳内不含点燃能力Gb或MbPx型Py型 GcPz型不要求正压保护3、防护等级：IP4X（只带报警的Pz型IP3X），在潮湿和有煤尘的采掘工作面上要求IP44。4、外壳抗冲击能力：表12（只带报警的Pz型取半值）。本安电源产品5、凡是炽热颗粒通过释放孔进入1区的，须加挡板。凡是进入2区的不做要求。对于Py既不允许内部部件，也不允许产生炽热颗粒。不产生炽热颗粒的不要求挡板。“e” 增安型：对电气设备采取一些附加措施，以提高安全程度，防止在正常运行或规定的异常条件本安电源产品下产生危险温度、电弧和火花的可能性“nA” 无火花装置：结构上使正常使用条件下产生能引起点燃的电弧、火花的危险减少至最小的装置。

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；为增安型壳体大庆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。

由于时间关系防爆，大庆本安电源只针对本标准容量小于25Ah的原电池和蓄电池做补充讲解(上述充砂型标准里有提及)。再有时间可做如下讲解：1、电气连接件的要求。2、电气间隙、爬电距离的要求。3、增安型电机的特殊要求：气隙、火花评定、tE值计算等。4、增安型电阻加热器的特殊要求。5、增安型本安电源产品对接线端子的要求。增安型 “e” 电机与无火花型 “nA” 电机在大体结构上是非常相似的，甚至在试验项目和检验要求方面都比较接近本安电源产品，很多人对这两种防爆型式电机的要求不能准确区分，在此做一下简单的对比，以期抛砖引玉让大家能够深入探讨这两种防爆电机的区别。

紧固件：特殊紧固件。细牙GB5780、GB5781不允许。只能依靠工具打开，一字螺钉不可用。I类有护圈或沉孔大庆本安电源螺纹公差6H，孔H13中等公差。5、设备打开时间：内装电容器：将能量降低到一定值。内装热元件：温度降到温度组别。加标识“有爆炸性气体时切勿打开”； 6、电缆引入装置：与设备M或NPT。引入点的温度70，分支点的温度80，如果超过该温度说明电缆太细，须换粗一些的电缆，或在设备外部进行标识。Ex电缆引入装置按此温度进行试验。7、电机的补充：进风IP20、出风IP10。风扇与固定部分间距1/100直径，表面电阻。对于大电机，由于有杂散磁场会引起大电流，要有等电位连接。8、电池：原电池、蓄电池。9、本安电源产品型式试验：温度测试、耐热耐寒、冲击、跌落、防护、热剧变、绝缘套管扭转试验、绝缘电阻试验、小元件点燃试验、I类耐化学试剂试验本安电源产品、接地连续性、起电试验、电容测量。只有外壳试验有顺序，其余都是独立的。10、标注：Ex d e IIB T4 Gb、Ex d e px IIC T4 GbEx d [iaGa]IIC Gb