熱電偶防爆等級選型指南：Exd與Exi的場景化決策

　在石油、化工、制藥等高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，溫度測量儀表的選擇直接關(guān)乎生產(chǎn)安全與運(yùn)營效率。防爆熱電偶作為行業(yè)主流設(shè)備，其防爆等級選型中的Exd(隔爆型)與Ex i(本安型)之爭，常成為工程師面臨的核心難題。本文將從原理到實(shí)踐，系統(tǒng)解析二者的差異及選型邏輯。

　　防爆熱電偶的本質(zhì)是在易燃易爆環(huán)境中安全傳遞溫度信號的傳感器。其防爆標(biāo)識遵循國際統(tǒng)一的編碼規(guī)則：

　　Ex：防爆通用標(biāo)識

　　防爆型式(d或i)：核心防爆技術(shù)

　　氣體組別(ⅡA/ⅡB/ⅡC)：氣體爆炸危險(xiǎn)性分級(ⅡC為最高，如氫氣)

　　溫度組別(T1T6)：設(shè)備表面最高溫度限制(T6=85℃)

　　熱電偶典型型號如EXdⅡCT6，表明采用隔爆設(shè)計(jì)，適用于ⅡC級氣體(氫氣/乙炔)且環(huán)境引燃溫度≥85℃的場所。選型錯(cuò)誤可能引發(fā)災(zāi)難——例如某石化企業(yè)因誤用Ex
e設(shè)備導(dǎo)致乙烯爆炸，損失800萬元。

二、Exd vs Exi：原理與結(jié)構(gòu)深度對比

　　(1)Ex d(隔爆型)——“鋼鐵堡壘”

　　防爆原理：通過高強(qiáng)度殼體(≥3mm鋼板)與精密縫隙(≤0.2mm)
實(shí)現(xiàn)能量密封。當(dāng)內(nèi)部爆炸時(shí)，火焰經(jīng)縫隙冷卻后傳出，溫度與能量已低于點(diǎn)燃外部氣體的臨界值。

　　典型結(jié)構(gòu)：

　　兩腔式隔爆接線盒(連儀標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì))

　　厚壁鋁合金鑄造殼體

　　專用隔爆螺紋接口

　　核心優(yōu)勢：

　　? 支持ⅡC級氫氣/乙炔環(huán)境(Ex i僅支持配合安全柵使用)

　　 抗機(jī)械沖擊(通過1kg重物0.7m跌落測試)

　　顯著局限：

　　? 殼體笨重(比普通設(shè)備重40%)

　　? 維護(hù)需專業(yè)工具拆裝，無法帶電操作

　　(2)Ex i(本安型)——“能量扼流者”

　　防爆原理：從源頭限制電路能量(電壓≤30V，電流≤100mA)，確保電火花能量不足以引燃?xì)怏w。

　　典型系統(tǒng)構(gòu)成：

　　本安熱電偶(需Ex i認(rèn)證)

　　安全柵(必須安裝于安全區(qū))

　　低電容/電感電纜

　　不可替代的價(jià)值：

　　? 允許帶電開蓋維護(hù)(安全區(qū)操作)

　　? 支持?jǐn)?shù)字信號傳輸(適用于智能儀表)

　　關(guān)鍵約束：

　　? 傳輸距離≤500m(受回路阻抗限制)

　　? 必須搭配安全柵，系統(tǒng)成本增加

三、選型決策的黃金四維度

　　選型需綜合工藝特性與環(huán)境參數(shù)，以下為關(guān)鍵決策矩陣：

　　| 評估維度 | Ex d(隔爆型)優(yōu)選場景 | Ex i(本安型)優(yōu)選場景 |

　　| 氣體組別 | ⅡC級(氫氣、乙炔) | ⅡA/ⅡB級(丙烷、乙烯) |

　　| 溫度組別 | T6(85℃)等高要求環(huán)境 | T4(135℃)及以上 |

　　| 物理環(huán)境 | 高震動(dòng)區(qū)域(如壓縮機(jī)旁) | 空間狹小或需頻繁檢修位點(diǎn) |

　　| 功能需求 | 單純溫度信號采集 | 需HART等數(shù)字通信的智能儀表 |

四、典型應(yīng)用場景對比分析

　　Exd的絕對優(yōu)勢領(lǐng)域：

　　加氫反應(yīng)器：ⅡC級氫氣環(huán)境，且反應(yīng)壓力波動(dòng)大(需抗沖擊殼體)

　　煤氣化裝置：含乙炔且存在顆粒物沖刷(鎧裝型ExdIICT5防護(hù)等級IP67)

　　海上平臺：鹽霧腐蝕+高頻震動(dòng)場景(厚壁殼體提供雙重防護(hù))

　　Ex i的不可替代場景：

　　分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)：單安全柵帶多路熱電偶(如制藥廠反應(yīng)釜群)

　　在線診斷系統(tǒng)：需實(shí)時(shí)讀取熱電偶診斷數(shù)據(jù)(如預(yù)測性維護(hù)平臺)

　　潔凈區(qū)安裝：輕型結(jié)構(gòu)避免對管道造成應(yīng)力(生物制藥管路)

　　血淚教訓(xùn)警示：某甲醇廠因在T4區(qū)(甲醇引燃溫度135℃)誤用T3組設(shè)備(表面溫度200℃)，導(dǎo)致接線盒過熱引發(fā)蒸汽爆炸。溫度組別必須按實(shí)際介質(zhì)嚴(yán)格匹配。

五、選型實(shí)施路線圖

　　1. 環(huán)境認(rèn)證：

　　確認(rèn)區(qū)域劃分(0區(qū)/1區(qū)/2區(qū))——Ex i可覆蓋0區(qū)，Ex d僅限1/2區(qū)

　　檢測爆炸氣體類型及引燃溫度(如氨氣需T1組)

　　2. 設(shè)備適配：

　　Ex d：選連儀WR系列隔爆熱電偶(型號示例：HDWRN240，適用dIICT6)

　　Ex i：選帶本安認(rèn)證感溫元件+齊納安全柵(如MTL778)

　　3. 安裝合規(guī)要點(diǎn)：

　　Ex d：法蘭間隙≤0.2mm，螺栓扭矩按規(guī)范(過緊導(dǎo)致變形失爆)

　　Ex i：電纜總分布電容/電感≤安全柵限值(例：電容≤0.1μF/km)

　　4. 維護(hù)差異：

　　Ex d：每3年水壓測試(ⅡC級需2.0MPa/10秒)

　　Ex i：定期校驗(yàn)安全柵限流功能

　　六、前沿趨勢：融合防爆技術(shù)的突破

　　新一代Ex d+i復(fù)合設(shè)計(jì)正在興起：

　　接線盒采用Ex d隔爆，信號端輸出Ex i本安回路

　　實(shí)現(xiàn)氫氣環(huán)境支持+智能診斷兼容(如鎧裝防爆熱電偶SC(ExdIICT5))

　　此類產(chǎn)品成為高危險(xiǎn)流程智能化的優(yōu)選方案。

　　在防爆熱電偶選型中，Exd與Exi不是競爭關(guān)系，而是安全防御的兩種邏輯：前者以物理密封抵御最嚴(yán)苛的爆炸，后者以能量控制實(shí)現(xiàn)靈活維護(hù)。工程師應(yīng)摒棄“簡單套用”思維，轉(zhuǎn)而建立“氣體溫度功能維護(hù)”四維決策模型。唯有如此，方能在保障人員與設(shè)備安全的同時(shí)，為流程優(yōu)化與智能化升級鋪平道路。