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防爆行程開關工作原理與防爆機制
發布日期：2025-11-19 瀏覽次數：65
在石油、化工、天然氣、制藥、煤礦及粉塵加工等工業領域，生產環境中常彌漫著易燃易爆的氣體（如甲烷、氫氣、丙烷）、蒸氣或可燃性粉塵。在這些危險場所（Hazardous Locations），任何微小的電火花、高溫表面或機械摩擦都可能成為引爆源，引發災難性事故。因此，所有電氣與機械設備必須采用符合嚴格防爆標準的安全裝置。其中，防爆行程開關作為監測設備運動位置、限位保護和聯鎖控制的核心元件，雖體積小巧，卻承擔著“關鍵時刻切斷動力、防止超限運行”的重任，被譽為危險區域設備安全運行的“關鍵哨兵”。
一、工作原理與防爆機制
行程開關（又稱限位開關）是一種通過機械觸點動作來檢測物體位置的機電式傳感器。當移動部件（如閥門閥桿、起重機吊鉤、輸送帶擋板）觸發其操作頭（滾輪、杠桿、撥叉等）時，內部觸點閉合或斷開，向控制系統發送信號，實現啟停、換向或報警功能。
而防爆行程開關在此基礎上，通過特定防爆結構設計，確保在爆炸性環境中使用時不會成為點火源。主流防爆型式包括：
1.隔爆型（Ex d）
原理：開關外殼采用高強度鑄鋁或不銹鋼制成，具有精確計算的隔爆間隙（通常≤0.2mm）。即使內部因觸點拉弧產生爆炸，火焰在通過狹長縫隙時被冷卻至低于外部環境引燃溫度，從而阻止爆炸傳播。
適用：Zone 1/2（氣體）或Zone 21/22（粉塵）等高風險區域。
2.增安型（Ex e）
原理：在正常運行條件下不產生火花，通過提高絕緣等級、密封接線端子、限制溫升等方式增強安全性，適用于輔助控制回路。
特點：結構相對簡單，成本較低。
3.本安型（Ex i，較少見）
通常用于低功率信號回路，需配合安全柵使用，確保能量不足以點燃爆炸性混合物。
二、核心結構與性能特點
現代防爆行程開關具備以下關鍵特性：
1.堅固可靠的機械結構
外殼厚度≥4mm，抗沖擊、耐腐蝕；操作頭采用不銹鋼或工程塑料，適應頻繁機械沖擊；內部觸點為銀合金材質，耐電弧、壽命長（可達100萬次以上）。
2.多重密封與防護
電纜引入口配備防爆格蘭頭（如G1/2"、NPT），配合密封膠泥防止氣體滲入；O型圈密封蓋板，確保IP66以上防護，防塵防水；所有緊固件帶防松脫設計，避免振動導致松動。
3.靈活的動作形式
滾輪式：適用于直線或曲線運動物體；杠桿式：長力臂設計，適合遠距離觸發；撥叉式：用于旋轉軸位置檢測；可調式撞塊：便于現場安裝對位。
4.電氣參數適配性強
額定電壓：AC 250V/DC 24V；觸點容量：5A–10A，滿足繼電器、PLC輸入模塊驅動需求；雙觸點配置（常開+常閉），支持冗余控制。
三、典型應用場景
1.石油化工裝置
監測反應釜攪拌器是否到位；控制儲罐進料閥門全開/全關位置；緊急切斷系統（ESD）中的位置反饋。
2.天然氣輸配站
在壓縮機、調壓撬中檢測執行機構行程，確保閥門在火災或泄漏時可靠關閉。
3.煤礦井下設備
用于礦用提升機、皮帶輸送機的極限位置保護，防止過卷或跑偏引發事故。
4.噴涂與制藥車間
在存在溶劑蒸氣的環境中，監控烘箱門是否關閉、傳送帶是否就位，聯動通風系統。
5.糧食與飼料加工廠
粉塵防爆型（Ex tD）行程開關用于斗式提升機、粉碎機蓋板聯鎖，防止設備在未封閉狀態下啟動。
四、選型與安裝規范
正確選型是安全前提：
確認區域等級：依據GB 50058《爆炸危險環境電力裝置設計規范》確定Zone分類；
匹配介質類型：IIC級適用于氫氣、乙炔等最危險氣體；粉塵環境選用Ex tD；
考慮機械負載：操作頻率、撞擊力、環境溫度（-40℃～+70℃）；
認證齊全：必須提供防爆合格證、檢測報告及銘牌標識。
安裝時須遵守：
禁止在通電狀態下開蓋接線；
電纜外徑與格蘭頭匹配，密封膠填充嚴密；
所有金屬外殼可靠接地，接地電阻≤4Ω；
定期檢查操作頭磨損、觸點氧化情況。
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