导读|一张图看懂防爆标准与本安型

在化工厂、煤矿井下一按开关就可能引发爆炸的环境里,有一类电气设备可以在带电状态下安全打开盖子、直接检修——这就是本安型设备。它是怎么做到的?背后是哪套标准在支撑?这个系列,我们以 GB/T 3836.4-2021 为蓝本,把本质安全电路设计从头讲到尾。

系列 本质安全电路设计十讲 · 00/11阅读 约 8 分钟

一、防爆型式"全家福"

爆炸性环境中使用的电气设备,并不是只有一种防爆方法。GB/T 3836 系列标准给出了多种防爆型式,各自思路不同:

防爆型式 代号 核心思路 典型应用
隔爆型 d 允许壳内爆炸,外壳承受爆炸并阻止火焰外传 电动机、配电箱
增安型 e 提高制造质量,减少产生火花与过热的概率 接线盒、端子箱
本质安全型 i 从源头限制电能量,使其不足以点燃 仪表、传感器、通信设备
浇封型 m 用浇封化合物把点燃源包起来 电磁阀、继电器模块
正压型 p 向外壳内充入保护气体,阻止爆炸性气体进入 大型控制柜
油浸型 / 充砂型 o / q 用液体/石英砂隔离开弧 变压器、电容器组
图示图 0-1|六大防爆型式"防护哲学"对比图

六宫格示意,每种防爆型式一个小场景图,标注代号与核心思路,本安型 i 用高亮色突出

其中,本安型(i)是唯一一种把"点燃"扼杀在能量源头的防爆型式。它的本质是:让电路在正常工作和故障状态下产生的电火花和热效应,都低于环境中爆炸性气体的最小点燃能量。

二、GB/T 3836 标准体系地图

做本安设计,先要弄清标准的"分工":

  • GB/T 3836.1-2021《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》:管"共性"——设备分类分组、温度组别、外壳、标志、试验通用要求,共 30 章 + 附录;
  • GB/T 3836.4-2021《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型"i"保护的设备》:管"个性"——本安型专用要求,共 13 章 + 8 个附录。

一句话概括两者的关系:所有 Ex 设备先满足 3836.1,本安设备再叠加满足 3836.4。

图示图 0-2|GB/T 3836 标准体系地图

金字塔/树状图,顶层 3836.1 通用要求,第二层 3836.2~3836.9 各防爆型式专用要求,"i"节点高亮,旁边标注本系列聚焦 3836.4

本系列文章中,凡是标注"第 X 条"的引用,均指 GB/T 3836.4-2021 的条款;涉及通用要求时会明确标注 GB/T 3836.1-2021。

三、为什么仪表世界偏爱"本安"

与其他防爆型式相比,本安型的优势是压倒性的:

  1. 可带电维护——不需要停机断电就能在现场作业;
  2. 适用于 0 区——ia 等级的本安设备可用于爆炸性气体持续存在的最危险区域;
  3. 功率小、体积小、成本低——不需要笨重的隔爆外壳;
  4. 安全性不依赖外壳——即使外壳破损,安全性能依然成立。

代价也很明显:本安只适用于低功率设备(典型 < 几瓦),并且设计与认证过程对电路细节的审查极其严格。这正是这个系列要帮你啃下来的硬骨头。

图示图 0-3|"本安 vs 隔爆"现场维护场景对比图

左右对比——左侧本安仪表工程师带电检修,右侧隔爆设备需断电、挂牌、开盖,直观体现本安优势

四、本系列内容导航

篇号 标题 解决的问题
第1篇 设计思想:用"能量"驯服爆炸 本安为什么可行?
第2篇 本安电路架构 系统、设备、关联设备怎么划分?
第3篇 硬件设计步骤 从需求到送检走哪几步?
第4篇 本安相关计算 Uo/Io/Po、Co/Lo 怎么算?
第5篇 元器件选型 哪些元件可以"信任"?
第6篇 降额计算与安全系数 1.5 倍余量怎么留?
第7篇 本安参数确定 铭牌上的参数从哪来?
第8篇 案例一:两线制变送器本安设计 全流程实战(II类)
第9篇 案例二:矿用本安电源设计 全流程实战(I类)
第10篇 I类矿用 vs II类工厂用 差异全解析
第11篇 系列总结 自查清单 + 认证避坑

本篇小结

  • 防爆型式多种多样,本安型是唯一从"限制能量"入手的防爆型式;
  • 本安设计遵循 GB/T 3836.1(通用)+ GB/T 3836.4(专用) 双标准体系;
  • 本安的优势:带电维护、可用于 0 区、体积小;限制:只能用于低功率设备。

下期预告:第 1 篇《设计思想:用"能量"驯服爆炸》——甲烷的 0.28mJ 是怎么来的?"火花"和"热表面"两种点燃源分别怎么对付?我们下一篇见。


参考资料 1. GB/T 3836.1-2021《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》 2. GB/T 3836.4-2021《爆炸性环境 第4部分:由本质安全型"i"保护的设备》

免责声明:本系列文章为技术科普与工程实践参考,具体设计认证请以现行有效标准和认证机构要求为准。

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