本质安全是什么意思？以流量压力传感器为例

本质安全型电气设备是一种防爆型设备。在购买电气设备时，您是否经常听到“本质安全”这个词？例如，在订购压力变送器或流量计时。

本质安全型仪表是一种具有本质安全特性的仪表，也称为安全火花型仪表。这意味着无论在正常状态还是故障状态下，电路和系统产生的火花以及达到的温度都不会引燃爆炸性混合物。

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什么是本质安全型？

本质安全型电气设备是一种防爆型设备。它将设备内部以及暴露于潜在爆炸性环境中的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不会引燃爆炸性气体的水平。

本质安全型分为 ia、ib 和 ic 三种。ia 为最高等级，ic 为最低等级。详情请参见 GB3836.4-2010 标准。

通过控制设备自身的能量水平，使其在正常工作或故障情况下低于引燃爆炸性气体的临界条件。它不会产生火花，也不会使温度高于引燃爆炸性气体的温度。因此，无需采用屏蔽或其他方式进行阻隔。

通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施限制电路的火花放电能量和热能，使得在正常工作和特定故障情况下产生的电火花和热效应不会引燃周围环境中的爆炸性混合物。这样就实现了电气设备的防爆性能。这类电气设备的电路本身就具有防爆性能，也就是说，它是“本质”安全的，因此被称为本安型。采用本安型电路的电气设备被称为本安型电气设备。

由于本安型电气设备的电路本身就是安全的，其产生的火花、电弧和热量不会引燃周围环境中的爆炸性混合物，因此本安型电气设备不需要特殊的防爆外壳，从而可以减小设备的尺寸、体积和重量，并简化设备的结构。

同时，本安型电气设备的传输线可以使用胶线或裸线，从而节省大量的电缆。

因此，本安型电气设备具有安全可靠、结构简单、体积小、重量轻、成本低、制造和维护方便等特点，是一种理想的防爆电气设备。

然而，由于本质安全型电气设备的最大输出功率约为25W，其应用范围受到限制。

本质安全型电气设备主要用于通信、监控、信号和控制系统，以及仪器仪表。

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本质安全型电气设备的规范和指南是什么？

ATEX（欧洲）

欧盟指令 94/9/EC 通常被称为 ATEX（“大气爆炸”指令）。它是欧洲针对潜在爆炸性环境中使用的防护系统和设备的主要法规。

其目的是作为一项统一的指令，为必要的健康和安全要求奠定基础，并取代现有的各种国家和欧洲法规。

该指令对 2003 年 7 月 1 日起在欧洲销售并在易受爆炸危险环境中使用的电气和电子设备具有强制性。

ATEX 指令现已在全球范围内得到采纳。

NEC（美国）

《国家电气规范》(NEC) 是美国所有电气规范的基础。NEC 500 和 505 涵盖了危险区域的分类和相关产品标识。
NEC 500 指出，这是一项长期法规。除欧洲外，它已被世界各地采纳。 NEC 505 与 ATEX 类似。

本安型标志

经评估后，每台获批的本安型设备均应符合 ATEX 和 NEC 标准或工厂手册要求。通过相应的等级体系，您可以了解该仪器已获批的区域、防护类型、气体类别和温度等级。

例如：Fluke 707ex 符合 ATEX II 2 G Ex ia IIC T4 标准。

–	ATEX 防爆标志。所有在欧洲危险区域使用的设备都必须带有此标志。
II 2 G	区域分类。“II”表示该工具已获准在所有非采矿区域使用。“2”表示设备的类别。在本例中，该设备经评估可用于*类别危险区域。“G”表示环境，在本例中为气体、蒸汽和潮湿环境。
Ex	防爆措施以欧洲防爆法规为依据。
ia	在这种情况下，防爆型装置或连接器中的能量已降低到安全值。
IIC	气体类别。“IIC”等级表示适用于*危险气体类别。
T4	温度类别是指地表可能存在的最高温度。
–	Factory Mutual 分类示例：Fluke 707ex 被 FM 分类为 N.I.Class 1, Div 2, Groups A-D, T4。
–	Factory Mutual 认证标志。
N.I.	这是一种不可燃的仪器，内部能量有限，因此在使用过程中不会点燃指定环境。
Class I	可用于气体、蒸汽和液体（灰尘、纤维或锉屑除外）。
Div 2	经认证可在“2 区”使用，该区域通常不存在爆炸性气体环境，但在极少数情况下可能会短时间存在。
Groups A-D	经评估，该产品可用于A-D组爆炸性气体。这些气体包括乙炔、氢气、乙炔和丙烷。

危险区域的定义

根据爆炸环境发生的频率和持续时间，危险区域被划分为不同的区域。
气田被划分为三个区域：0区、1区和2区。

0 区	爆炸性环境中爆炸性混合物持续以气体、蒸汽或雾状形式出现或长期存在的场所。
1 区	正常运行期间，可能在爆炸性环境中产生气体、蒸汽或雾状爆炸性混合物的场所。 1区是防爆电气设备的典型应用场所。
2 区	正常运行期间，爆炸性环境中不太可能出现气体、蒸汽或雾状的爆炸性混合物；即使出现，也只是偶尔发生，持续时间很短。通常，“持续时间短”是指不超过2小时。

粉尘场地分为三个区域：20区、21区和22区：

20区	在正常运行期间，可燃粉尘持续或频繁出现，其数量足以形成可燃粉尘与空气的混合物，和/或可能在容器内形成无法控制的极厚粉尘层。
21区	在正常运行期间，某些区域的粉尘量可能足以形成可燃粉尘与空气的混合物，但这些区域不属于20区。该区域包括紧邻粉尘填充或排放口的区域、出现粉尘层的区域以及在正常运行条件下可能产生可燃浓度可燃粉尘与空气混合物的区域。
22区	在异常情况下，偶尔出现可燃粉尘云且持续时间较短，或偶尔积聚可燃粉尘，或存在粉尘层并产生可燃粉尘-空气混合物，但未划入21区的场所。如果不能保证排除可燃粉尘积聚或粉尘层，则应划分为21区。

本质安全认证

本质安全型防爆认证技术目前已标准化，适用于0区技术。对于自动化仪表而言，最常用的防爆类型有本质安全型、防爆型和增安型。

然而，由于电子技术的飞速发展和低功耗电子设备的不断涌现，本质安全型防爆技术的推广和应用空间日益广阔。尤其与其他防爆类型相比，本质安全型防爆不仅结构简单，而且应用范围广，同时还具有操作简便、维护方便等特点。因此，这种以抑制点火源能量为防爆手段的本质安全型防爆技术已被仪表制造商和用户广泛接受。

本质安全型防爆认证技术的基本原理

电火花和热效应是引发爆炸性危险气体爆炸的主要点火源。本质安全是通过限制电火花和热效应这两种可能的点火源的能量来实现的。

在正常工作和故障情况下，当仪表可能产生的电火花或热效应的能量小于设定的能量时，仪表不可能引燃爆炸性危险气体并引发爆炸。

其原理是从限制能量入手。可靠地将电路中的电压和电流限制在允许的范围内。以确保仪表在正常工作或短路、元件损坏等情况下产生的电火花和热效应不会引起周围可能存在的危险气体爆炸。

本质安全型防爆认证技术的特点

本质安全型防爆技术实际上是一种低功耗设计技术。通常，在氢气（IIC）环境下，电路功率必须限制在1.3W左右。

由此可见，本质安全技术能够很好地应用于工业自动化仪表。

与其他防爆类型相比，采用本质安全型防爆技术可为工业自动化仪表带来以下技术和商业优势：

无需复杂的设计和制造工艺，也无需笨重厚重的防爆外壳。因此，本质安全型仪表具有结构简单、体积小、重量轻、成本低的特点。据统计，建立一套本质安全型防爆开关传输电路的成本比约为1:4。
可在带电条件下对仪表进行维护、校准和部分部件的更换。
安全性高，可靠性强。本安型仪表不会因紧固螺栓脱落、外壳接合面腐蚀、刮擦或其他人为原因而降低其安全性和可靠性。
因为本安型防爆技术属于“弱电流”技术，所以使用本安型仪表可以避免现场工程技术人员发生触电事故。
应用范围广泛。本安型技术是唯一适用于0区危险场所的防爆技术。
对于热电偶等简单设备，无需特殊认证即可接入本安型防爆系统。

总之，对于自动化仪表而言，本安型防爆技术是一种理想的防爆技术，也将广泛应用于现场总线智能仪表及其系统的设计中。