1 爆炸危險區域電伴熱現場智能控制器的設計智能控制器用于電伴熱系統中，做現場管道電伴熱回路的智能控制，以實現如下功能：1）實時溫度監控；2）溫度、報警等信息現場顯示；3）與中央控制室通訊實時傳輸信息。控制器基本設計參數貴陽防爆認證為：輸入電壓AC220V；負載電流32A；防護等級不低于IP65；安裝方式：管道上安裝。基于以上需求給出產品需求功能框圖（見圖1）圖1 需求功能框圖從需求功能框圖可見，實現上述功能按常規思路采用成品傳感器、變送器、溫度控制器（或PLC）和功率控制器件的控制盤方案是可行的，但不可取，原因是：成品組裝外加考慮防爆措施勢必造成產品體積和成本上的大幅提高且回路擴展能力差。因此本控制器合理的設計思路只能是：從電子硬件和軟件入手、采用緊湊的防爆結構設計，達到防爆認證產品功能和結構上的優化。圖2即為本控制防爆認證產品器實現后的功能和結構框圖，其防爆措施綜合采用了本安、增安、澆封三種方法，下面重點從硬件設計中的本安設計、軟件流程和防爆結構三個維度進行論述。

1、適用范圍：16A、1140V、1000W，Gb、Mb。電子電路、傳感器、熔斷器、本安設備、關聯設備防爆。2、定義：電氣設備防爆型式的貴陽防爆認證一種，將能點燃爆炸性氣體的部件固定在適當位置上，且完全埋在填充材料中，以防點燃外部爆炸性環境。注：不能阻止爆炸性氣體進入，但填充材料空隙小，火焰被熄滅。3、結構要求：3.1分密封和可以打開維修兩種，均要進行標志。3.2防護要求：至少IP54，可降至IP43（加X）。如若IP55以上且不是氣密型，須加呼吸裝置。Ex元件一般可不做要求。3.3填充材料：石英或固體玻璃顆粒。公稱孔徑1mm/500μm的篩網,可要求制造商提供工藝文件（技術要求、尺寸范圍、填充方法）。4、填充材料內的距離：見表1（5mm/1.5mm）、表2。對于表1的理解：一般電壓取值1.1工作電壓（故障條件）；箱體間沒有相鄰的間隙時可用縮小距離。對于圖一的理解：如果殼壁是金屬的，可以選擇縮小距離（無間隙）。 如果殼壁是非金屬的，則無縮小距離說法，但要減去壁厚。4、電容要求：正常運行時總貯存能量不超過20J。5、電池要求：應選擇氣密電池（不釋放氣體），并且符合GB3836.3、25Ah規定，否則應有呼吸裝置與周圍環境進行氣體交換。或應選擇容量不大于1.5Ah的電池。6、過載條件下的溫度限制：過載條件由制造商產品標準的規定，距殼體壁5mm（如有縮短則按縮短距離）的填充材料的溫度不超組別。注：通常認為僅用一個熔斷器限制溫度較困難，要加內部熱保護裝置。7、故障條件下的溫度限制：7.1.1 電源由熔斷器保護：其額定電流不超過正常電流的1.7倍，否則應考慮過電壓或過電流故障條件。如熔斷器不是一體，則加X/U。7.1.2不必考慮的故障：與本安相似，不再復述。7.1.3限制溫度的保護裝置：內部、外部、電的或熱的保護裝置都可以達到限制溫度的目的，保護裝置不是自動復位。7.1.4電源預期短路電流：Ue不超過250VAC，產品適用于預期短路電流1500A的電源系統。（熔斷器的分斷能力應不小于此值）對于高于1500A時需用限流裝置如電阻器，其要求同本安要求。如果不能提供加X。8、型式試驗：8.1高溫度的測定：5mm過載溫度：依據1.7Ie或熔斷器能承受的電流。故障溫度:任何元件短路、斷路、印制線路的故障，以不使熔斷器立即熔斷的任何故障。8.2對于箱體也是外殼時（GB3836.1）：耐熱試驗、耐寒試驗、沖擊試驗、跌落試驗、防護試驗（在壓力試驗后）。Ex元件不適用。8.3箱體壓力試驗：50kPa、10s。任何尺寸不超過0.5mm變形。特例1：沒有密封箱體，防爆認證產品內裝不是可靠的電容器，且填充體積小于8倍熔斷器體積——1.5MPa 10s。特例2：采用縮小距離則用壓，不應有水滴8.4填充材料的介電強度試驗：專門防爆認證產品工裝-兩電極間距10mm，厚10mm23℃,45%-55%RH，1000v直流，泄露電流不超過106A。

緊固件：特殊緊固件。細牙GB5780、GB5781不允許。只能依靠工具打開，一字螺釘不可用。I類有護圈或沉孔貴陽防爆認證螺紋公差6H，孔H13中等公差。5、設備打開時間：內裝電容器：將能量降低到一定值。內裝熱元件：溫度降到溫度組別。加標識“有爆炸性氣體時切勿打開”； 6、電纜引入裝置：與設備M或NPT。引入點的溫度70，分支點的溫度80，如果超過該溫度說明電纜太細，須換粗一些的電纜，或在設備外部進行標識。Ex電纜引入裝置按此溫度進行試驗。7、電機的補充：進風IP20、出風IP10。風扇與固定部分間距1/100直徑，表面電阻。對于大電機，由于有雜散磁場會引起大電流，要有等電位連接。8、電池：原電池、蓄電池。9、防爆認證產品型式試驗：溫度測試、耐熱耐寒、沖擊、跌落、防護、熱劇變、絕緣套管扭轉試驗、絕緣電阻試驗、小元件點燃試驗、I類耐化學試劑試驗防爆認證產品、接地連續性、起電試驗、電容測量。只有外殼試驗有順序，其余都是獨立的。10、標注：Ex d e IIB T4 Gb、Ex d e px IIC T4 GbEx d [iaGa]IIC Gb

結到空氣的溫升TJA = Pz * RθJA = 0.8*90 = 72K結到引腳上的溫升TJL = Pz * RθJL = 0.8*25 = 20K引腳到空氣的溫升TLA = TJA - TJL= 72-20 =52貴陽防爆認證K按控制器定義的最高環境溫度TA = 50℃折算，結溫為：TJ = 72 + 50 =122℃＜150℃滿足手冊給出的結溫范圍。其引腳上的溫度值為：TL = TLA + TA = 52+50 =102℃按功率降額曲線查其功率允許值約為1.8W，見圖4虛線，計算值小于的1.2W滿足本安性能要求圖4 功率降額曲線需要注意的是公式⑤中的TLA系根據手冊給出的數據的理論計算值，實際電路中由于焊盤、焊點、大面積鋪地等因素，實測值一般會小于理論計算值，當用理論計算所得結果不能滿足要求同時差值較小時，可以用實測值代替計算值。計算如下：首先需要獲得引腳到空氣的熱阻值RθLA，防爆認證產品在實際電路的二極管上施加一個功率，本處取P=1.5W,待其溫穩定后，在環境溫度下（本例中TA = 26℃)測得防爆認證產品其引腳上的溫度TL=99.3℃，則RθLA = (TL - TA) / P = (99.3-26)/1.5 ≈ 49K/W