本质安全型电路和电气设备（Exia/ib/ic）检测

本质安全型电路与设备（Ex ia/ib/ic）检测核心项目

本质安全型防爆技术（Ex i）的核心在于限制电路中的能量（电火花或热效应），使其即使在故障状态下也无法点燃规定的爆炸性气体环境。为确保其可靠性，严格的检测验证是关键环节。以下是其核心检测项目：

一、 电气参数验证与评估

1. 电压电流参数测量与评估：

   • 测量并记录电路在正常工作状态下和预期故障状态下的最高开路电压(Uoc)和最大短路电流(Isc)。
   • 验证实测值是否小于或等于设备/关联设备标注的安全参数值 (Ui, Ii, Pi, Ci, Li)，并满足相应防爆等级（ia, ib, ic）的要求。
   • 评估电压电流组合是否满足点燃曲线要求（通常基于IEC 60079-11附录A的火花点燃曲线或热点燃评估）。

2. 电容参数测量与评估：

   • 测量电路中的最高等效电容 (Cc)（包括电缆电容）。
   • 验证实测电容值 (Cc) 是否小于或等于设备/关联设备标注的最大允许外部电容 (Ci)。
   • 评估电容储能 (1/2 * C * Uoc²) 是否满足点燃能量要求。

3. 电感参数测量与评估：

   • 测量电路中的最高等效电感 (Lc)（包括电缆电感）。
   • 验证实测电感值 (Lc) 是否小于或等于设备/关联设备标注的最大允许外部电感 (Li)。
   • 评估电感在开路或短路时可能产生的火花能量或感应电压是否符合安全限值。

4. 功率参数评估：

   • 计算或测量电路在电阻性负载下的最大功率 (P)。
   • 验证功率值 (P) 是否小于或等于设备/关联设备标注的最大允许输入/输出功率 (Pi)。
   • 评估功率是否可能导致过高表面温度。

二、 结构检查与元件评估

1. 元器件额定值验证：

   • 检查所有关键元器件（电阻、电容、电感、半导体、变压器、隔离元件、限压限流元件、电池等）的电压、电流、功率、温度等额定值。
   • 验证其在最严酷工作条件和规定故障状态下是否有足够的裕量，确保不会成为点燃源或导致参数超标。
   • 特别关注元器件的电压耐受能力（如隔离电压）、电流承受能力、功率耗散能力和温度特性。

2. 间距与爬电距离检查：

   • 测量所有相关导电部件之间（包括印制线路板上的走线、元件引脚、连接端子之间）的电气间隙和爬电距离。
   • 验证这些距离是否符合标准规定的最小值（基于工作电压、污染等级、材料组别）。

3. 封装与浇封检查：

   • 对于采用浇封保护的电路或元器件，检查浇封材料的完整性、无气泡、无开裂，确认其能有效限制火花或防止元器件故障产生点燃危险。
   • 验证浇封材料本身符合相关要求（如CTI值）。

4. 可靠元件与组件评估：

   • 识别并评估电路中使用的“可靠元件”和“可靠组件”（如可靠电阻、可靠电容、可靠半导体屏障、可靠变压器、可靠限流电阻、可靠分流组件）。
   • 验证其设计、构造、应用和参数是否满足标准中关于“可靠性”的严格定义和要求（如故障率、温度系数、过载能力、双重/三重化措施）。

5. 接地与连接检查：

   • 检查所有安全接地连接的可靠性和有效性（如使用低阻测试）。
   • 检查接线端子的牢固性、标识正确性及防止松脱的措施。
   • 检查电缆引入装置的适用性和夹紧效果。

6. 电池评估：

   • 对于本质安全设备内的电池，检查其类型（原电池或可充电电池）、参数（电压、容量）、保护电路（限流、防止反充）、安装方式（防止短路）、温度特性等。
   • 评估其在短路、反充、过充等故障下的安全性。

三、 故障分析与注入测试

1. 规定故障模拟：

   • 根据标准要求和设备的具体设计，人为引入规定的故障。
   • 常见故障示例：
     • 半导体器件（晶体管、IC、光耦）短路或开路。
     • 电阻开路或短路（除非是可靠电阻）。
     • 电容短路（电解电容）或开路。
     • 电感短路或开路。
     • 印制线路板导线开路。
     • 连接导线开路或短路。
     • 电源故障（过压、反接）。
     • 电池短路、反接、过充。
     • 变压器绕组间短路。
   • 在施加每个故障后，重新测量和评估关键电气参数 (Uoc, Isc, Cc, Lc, P)，确保所有状态下参数仍不超过安全限值，满足防爆等级要求。

2. 温度测试：

   • 在设备正常工作状态下、以及施加相关故障状态下（特别是那些可能导致功率耗散显著增加的故障，如半导体短路、输出短路等），测量设备内部和外部所有可能接触爆炸性环境的表面的温度。
   • 验证最高表面温度不超过设备标识的温度组别（T1-T6）所对应的温度限值，并且不超过所保护气体的自燃温度。

四、 文件审查与标识检查

1. 技术文件审查：

   • 审查电路图、装配图、元器件清单（含规格参数）、理论计算书、安全参数表等。
   • 确认文件完整、准确、清晰，且与实际样品一致。理论计算应支持实测结果。

2. 标识检查：

   • 检查设备本体上的防爆标志 (Ex标志、防爆类型 ia/ib/ic、气体组别 IIC/IIB/IIA、温度组别 T...、设备保护级别 Ga/Gb/Gc）是否完整、清晰、持久、符合标准要求。
   • 检查关联设备或安全栅上的安全参数标识 (Ui, Ii, Pi, Ci, Li) 是否准确无误。

五、 其他相关评估

1. 瞬态能量评估：

   • 对于可能产生开关瞬态或浪涌的电路（如数字电路），评估其瞬态能量是否足够低，不会构成点燃风险。

2. 环境适应性考虑：

   • 评估极端环境条件（如最高/最低环境温度、湿度、振动）对设备安全参数和可靠性的潜在影响（虽非每次测试必做，但在设计验证和选型时需考虑）。

总结：

本质安全型电路和设备的检测是一个系统性的过程，核心围绕着验证其在任何规定的工作状态和故障状态下，其电气参数（电压、电流、电容、电感、功率/能量）始终被限制在无法点燃特定爆炸性环境的水平以下。这需要通过精确的物理测量、严格的元器件评估、模拟注入关键故障、温度监测以及对设计和文件的细致审查来共同保证。区分 ia, ib, ic 等级的关键在于所考虑和验证的故障数量及相应安全系数。这些严谨的检测项目是确保本质安全技术在实际危险场所中可靠应用的基础。