发布单位:南阳盛通防爆电机电器有限公司 技术部
适用用途:工程设计、正压柜选型、安评验收、投标参数编制、防爆技术学习
文档定位:技术科普|防爆全型式体系连载
前言
在防爆电气四大主流型式中,正压型 Ex p是防爆控制柜、PLC防爆机柜、变频防爆控制系统的专属解决方案。隔爆壳体很难做大尺寸柜体,增安型不允许内部布置开关、接触器、变频器等打火元器件,本安型只适配小功率仪表。正压外壳 Ex p 恰好填补这一空白,允许柜内使用普通常规电气元件,依靠气压屏障实现防爆,广泛应用于化工、医药、油气、粮油加工 1 区、2 区危险场所。
很多设计、采购人员对正压防爆理解片面,只看柜体外观,忽略吹扫、压力联锁、气源条件,造成安评整改、现场失爆隐患。本文依据 GB/T 3836.5‑2021《爆炸性环境 第 5 部分:由正压外壳 “p” 保护的设备》,完整拆解正压防爆原理、分类、结构、优缺点、适用边界、选型与现场使用禁忌,补齐防爆型式知识库。
一、什么是正压型 Ex p?国标官方定义
正压外壳保护 Ex p:向设备壳体内通入干燥洁净保护气体(洁净压缩空气、氮气等惰性气体),使外壳内部压力持续高于外部环境压力,形成压力屏障,阻止外部爆炸性气体、蒸气进入腔体内部;启动前完成预吹扫置换,排净腔内残留危险介质,让内部的电弧、高温元器件接触不到爆炸混合物,以此实现防爆保护。
通俗理解:不靠壳体硬扛爆炸,靠 “往外吹气” 把危险气体挡在柜体外面。
- Ex d 隔爆:内部允许爆炸,外壳承受爆炸压力,阻止火焰外传。
- Ex p 正压:杜绝爆炸混合物进入腔体,从根源消除爆炸条件。
正压分为 px、py、pz 三类保护:
- px 型:用于 1 区,保护级别 Gb,故障条件下维持正压保护,安全性最高;
- py 型:用于 1 区,保护级别 Gb;
- pz 型:用于 2 区,保护级别 Gc,适用于爆炸介质偶尔出现环境。
防爆标志示例:Ex p IIC T4 Gb,代表正压外壳、IIC 气体组别、T4 温度组别、1 区适用 Gb 保护级别。
二、正压型 Ex p 完整工作流程
整套正压系统不是单纯一个柜体,而是柜体 + 气路 + 正压控制器 + 传感器 + 联锁保护的成套系统,分为四个阶段:
- 预吹扫置换:设备上电之前,通入保护气体,对柜体内部强制吹扫,把腔体内可能渗入的可燃气体全部排出,吹扫时长按照设备说明书执行,吹扫不达标无法合闸送电。
- 建立正压:吹扫完成,持续供气,把柜内压力维持在规定工作区间,常规工作压力 50‑250Pa。
- 正常运行:压力稳定达标后,联锁回路解锁,柜内电气系统方可通电工作。
- 压力监控与故障联锁:运行过程实时监测腔内压力。压力偏低声光报警;压力跌破下限阈值,必须联锁切断柜内主回路电源,严禁只报警不断电,这是安评重点核查项。
按照供气模式分为两种:
- 持续通风型(t):气体持续流过柜体,散热效果好,耗气量大,适合柜内发热元器件多的变频、PLC 控制柜;
- 泄漏补偿型(b):柜体密封性好,少量补气补偿泄漏,耗气量小,适合柜内发热量小的仪表机柜。
三、正压型 Ex p 允许使用危险区域
- 适用气体危险区域:1 区、2 区;
- 保护级别:Gb(1 区)、Gc(2 区);
- 严禁用于 0 区;
- 可适配 IIA、IIB、IIC 各类气体组别,可匹配 T1‑T6 全温度组别。
重要提示:正压防爆保护的前提是气源稳定可靠,气源中断,防爆保护直接失效。
四、正压 Ex p 典型适配设备(工程高频)
正压最大优势:柜内可以使用普通非防爆的断路器、接触器、变频器、PLC、触摸屏、软启动器,不用全部采购防爆元器件,完美解决大尺寸控制系统防爆难题。
- PXK 系列正压防爆配电柜、控制柜;
- PLC 自控机柜、DCS 本地操作柜;
- 变频控制柜、软启动控制柜;
- 分析仪器机柜、检测仪表成套柜;
- 大型 MCC 电机控制中心柜体;
- 琴台式、上下腔、左右腔非标防爆控制系统。
五、正压型 Ex p 核心优点
- 柜体尺寸不受限:可以做大尺寸成套控制柜,隔爆壳体很难实现大型柜体;
- 内部元器件选型灵活:柜内可使用常规工业电器,不用全部选用防爆元器件,成套方案综合成本可控;
- 散热性能优异:持续通气模式可以带走柜内元器件工作热量,适合变频器等发热设备;
- 维护体验好:柜内元器件为通用标准件,备件采购方便;
- 覆盖等级广:可做到 IIC 氢气级、T6 最高温度组别,满足高危化工工况。
六、正压型 Ex p 固有短板(选型必看)
- 依赖稳定气源:必须持续提供干燥洁净压缩空气或者氮气,现场无气源则无法使用;
- 成套系统复杂:柜体、减压阀、过滤器、正压控制器、压力传感器、联锁回路缺一不可,不是简单焊接钢板就等于正压柜;
- 不能带电开盖:开盖会直接泄压,保护失效,检修必须断电泄压之后开启柜门;
- 对气源品质有要求:气源含水、含油会造成柜内元器件腐蚀损坏,进气端必须配置油水干燥过滤装置;
- 后期运维要求高:需要定期检查气路、密封、压力联锁功能,不能安装之后放任不管。
七、Ex p 正压 VS Ex d 隔爆 VS Ex e 增安 核心工程对比
- Ex d 隔爆:允许内部爆炸,外壳承压;适合电机、小型开关箱;柜体尺寸受限,内部元器件必须防爆;可用于 1 区、2 区。
- Ex e 增安:源头杜绝火花,轻量化壳体;只适合接线盒、端子箱;不允许内部布置开关、接触器、变频器;可用于 1 区、2 区。
- Ex p 正压:气压屏障隔绝危险气体;适合大型控制柜、PLC、变频系统;柜内可用普通元器件;依赖气源,可用于 1 区、2 区。
八、行业高频选型与现场误区(安监重点核查)
误区 1:钢板焊个柜子,接上气管,就是正压防爆柜
正压外壳是成套认证产品,柜体、正压控制器、联锁逻辑整体拿防爆合格证。自行改造普通柜体加装气路,属于非法改造,安评直接判定不合格。
误区 2:压力低了只声光报警,不切断电源
国标强制要求:压力低于下限,必须联锁切断柜内危险回路,只报警不断电属于重大安全缺陷。
误区 3:吹扫时间可以随意缩短
吹扫目的是排净柜内混入的可燃气体,擅自缩短吹扫时间,送电瞬间存在爆炸风险。
误区 4:气源可以直接接入,不用过滤干燥
压缩空气含有水汽油污,长期进入柜内会腐蚀电路板、端子,造成设备故障,进气必须加装干燥油水过滤器。
误区 5:正压柜运行过程可以直接开门检修
开门直接泄压,防爆保护消失,必须停机断电,泄压完成之后才可以开启柜门。
误区 6:正压可以用于 0 区
Ex p 正压型式不支持 0 区连续爆炸环境,0 区只能选用 ia 级本安设备。
九、正压型 Ex p 选型实操口诀
大柜自控选正压,气源稳定是前提;
吹扫完成再送电,失压联锁要断电;
含水含油要过滤,严禁带电开柜门;
零区环境不能用,成套证书要核验。
十、行业FAQ
Q1:正压柜内部电器元件还需要防爆吗?
A:在正压保护正常生效前提下,柜体内部可以使用普通工业电器;但整套设备必须取得完整 Ex p 防爆合格证,不允许用户自行随意加装元器件。
Q2:现场没有压缩空气,能不能使用正压柜?
A:不能。正压防爆依赖持续保护气体供给,无气源工况应当选用隔爆型方案。
Q3:1 区环境正压选 px 还是 py?
A:1 区危险场所优先选用 px 型,Gb 保护级别,满足更高故障安全冗余;2 区可选用 pz 型 Gc 级别。
Q4:正压柜和隔爆控制柜怎么选?
A:柜体体积小、功率不大,优先隔爆 Ex d;柜体尺寸大、内部有变频器、PLC、大量接触器,优先正压 Ex p。
Q5:采购正压柜需要核对哪些资料?
A:防爆合格证、型式试验报告,核对防爆标志、保护级别、气体组别、温度组别与现场工况匹配,确认具备吹扫、失压报警、失压断电联锁全套功能。
十一、盛通防爆技术总结
南阳盛通防爆提醒:
正压 Ex p 是大型控制系统的高效防爆解决方案,但不是 “买个柜子就万事大吉”,气源条件、吹扫逻辑、压力联锁、密封维护,每一项都直接决定现场安全。选型时不能只看价格,需要完整匹配现场危险区域、气体组别、温度组别、气源条件,避免出现选型错误,导致项目验收整改。
盛通防爆可提供 PXK 系列上下腔、左右腔、琴台式正压防爆控制柜成套方案,证书齐全,适配化工、医药、油气等多种工况,提供选型、技术答疑、参数核对技术支持。
技术支持:盛通防爆技术部
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