嘉兴设计ATEX认证产品

结合爆炸危险区域的防爆设计要点，设计了一种防爆电伴热智能控制器，提出了在特殊领域智防爆电器产品一体化设计的理念。关键词: 防爆；本安嘉兴ATEX认证电伴热智能控制器；设计随着电子技术和互联网技术突飞猛进的发展及物联网概念的提出，各种控制设备向智能化发展是大势所趋，应用于爆炸危险区域的智能型控制设备仅采用过去传统的方式，例如将普通的电气产品装入隔爆外壳中制成隔爆型，也即对普通设备简单防爆处理而实现防爆的方法是不适宜的，或是不可实现的。防爆电器特别是智能控制产品，结合产品功能需求综合利用各种防爆措施进行一体化设计是防爆电器设计的发展方向电气设备ATEX认证产品的功能与防爆要求往往是互相制约的，如何在满足功能的前提下实现防爆要求是一体化设计的关键，本文通过对化工行业ATEX认证产品电伴热系统现场防爆智能控制器的设计来阐述一体化设计的理念。

软件设计本控制器在设计过程中充分考虑了软硬件的结合，软件功能简述如下 PT100温度检测采用查表法，实际测量精度达到±1℃嘉兴ATEX认证温度控制除采用ON/OFF控制外，还可选择比例算法和PID算法；3）通过测量电流和漏电流，实现了伴热带断路、漏电的检测功能；4）通过软件实现伴热带标准中的失效保护功能：即PT100故障或伴热带回路异常时停止伴热回路输出；5）采用标准modubs通讯协议，与上位机进行数据传输软件流程图见图电子限压、限流方案只适用于ib以下等级的产品，对于ia等级只能使用类似图3的线性电路2）危险测出现危险电压后，本电路自动关断输出电路，当故障消失后可自行恢复供电。根据功能需要也可以设计成锁定方式3）电子限压、限流电路因存在瞬态效应，相对于线性电路，相同电压下其允许电流大致按5倍的安全系数核算，但最终以火花试验为准4）本安电源考核时ATEX认证产品需要施加最不利的计数故障即输出端完全短路的情况，因此电子限压、限流电路中的开关管在故障情况ATEX认证产品下消耗的功率远大于正常工作时的功率，需要设计者选型时注意。

限流值计算：I= Vb*R ，其中Vb为Q3、Q4的嘉兴ATEX认证动作电压（0.5~0.7V），R为R5、R6的阻值限压值计算：U2、U3为TL431，电路关断电压为：V=2.495*（1+R10/R15）本电路特点和注意事项如下1）电子限压、限流方案只适用于ib以下等级的产品，对于ia等级只能使用类似图3的线性电路2）危险测出现危险电压后，本电路自动关断输出电路，当故障消失后可自行恢复供电。根据功能需要也可以设计成锁定方式3）电子限压、限流电路因存在瞬态效应，相对于线性电路，相同电压下其允许电流大致按5倍的安全系数核算ATEX认证产品，但最终以火花试验为准4）本安电源考核时需要施加最不利的计数故障即输出端完全短路的情况，因此电子ATEX认证产品限压、限流电路中的开关管在故障情况下消耗的功率远大于正常工作时的功率，需要设计者选型时注意。

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中本安电嘉兴ATEX认证源为熔断器、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ATEX认证产品知，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ATEX认证产品大斜率的衰减（见下文的图4）。

1、定义：1.1L：从隔爆外壳内部通过接合面到隔爆外壳外部的最短通路。1.2L：当隔爆接合面L被组装隔爆外壳部件的紧固螺栓分隔时，嘉兴ATEX认证隔爆接合面的最短通路。1.3压力重叠：由于在外壳的一个空间或间隔内发生点燃，造成另一个空腔或间隔呗预压的气体混合物点燃时呈现的状态（具体解释：爆炸性气体被点燃后将产生火焰和冲击波，例如氢气的火焰传播速度2.58m/s，冲击波速280m/s，这就是预压产生的原因，它能使其它空间内的爆炸压力暴增，超过外壳承受值。大多数气体最大爆炸压力0.6-0.8，有压力重叠会达到3Mpa。外壳分几个空腔，以小孔相通，这种结构尽量避免。）2、隔爆接合面：2.1通用要求：隔爆面应进行防锈处理；隔爆面不允许涂漆或喷塑；隔爆面可被电镀，金属镀层不应超过0.008mm。2.2非螺纹接合面：表1、表2。2.2.1过盈配合2.2.2 粗糙度2.2.3 L=c+d结构 图22.2.4 l值：图3、图4、图5、图62.2.5乙炔环境用平面接合面：间隙≤0.04；L≥9.5;容积≤500cm3。2.3螺纹接合面：表3、表4。2.4衬垫（包括O型圈）：保证原有隔爆面的尺寸。2.5粘接接合面：2.5.1胶的耐热ATEX认证产品、耐寒试验。2.5.2机械强度不能仅依靠胶的粘接性。2.5.3 V≤10cm3时，不小于3mm；10cm3＜V≤100cm3时，不小于6mm；V＞10cm3时，不小于10mm；2.6操纵杆：如果直径超过表1、表2规定的最小接合面宽度，其接合面的宽度应至少等于其直径，但不必超过25mm。

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；为增安型壳体嘉兴ATEX认证中的浇封剂，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ATEX认证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ATEX认证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。