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光輻射設備op型的防爆認證技術基本介紹

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| 2020-09-28|Return

一、光輻射設備在潛在爆炸性環境的實際應用

光輻射傳播的不易見性、多光路性和能量交疊等問題，實際上已經引起很多安全隱患，甚至已經造成了很多事故。所以，光輻射設備及傳輸系統的安全性研究已成其研究的重點。在爆炸性環境中，光學設備多數情況下與電氣設備一起使用。比如在通訊、勘察、傳感和測量活動中使用的燈具、激光、發光二極管（LED）、光纖等型式的光學設備。這些設備通常安裝在爆炸性環境中或者其附近，而且輻射可能通過爆炸性環境。由于輻射自身的特性，可能會點燃周圍的爆炸性環境。另外，是否有吸收物存在，也會顯著影響點燃。國家對用于潛在爆炸性環境的電氣設備有明確的防爆檢測和防爆認證標準規定。對用于潛在爆炸性危險環境的光輻射設備，國家GB/T3836.22也有相應的防爆技術要求。

二、光輻射可能點燃的機理有四種：

1、表面或者顆粒吸光光輻射后，溫度升高，在某些條件下，會達到點燃周圍爆炸性環境的溫度

2、當波長與氣體的吸收波段匹配時，一定量的可燃性氣體發生熱點然

3、紫外線波長范圍內的輻射使氧分子光解，形成光化學點燃

4、強光束聚焦處激光直接導致氣體分解，產生等離子和沖擊波，二者終成為點燃源。接近分解點的固體材料會加劇這個過程。

我們所說的GB/T3836.22光輻射設備僅適用第1和第4點的波長范圍為380nm-10μm點燃可能。

三、光輻射設備的三種防爆型式

防爆電氣光輻射設備op型可用三種防爆型式來防止潛在爆炸性環境中光輻射造成的點燃。這些防爆型式適用于所有光學系統。

這三種防爆保護型式是：

本質安全型光輻射，防爆型式為“op is”；

保護型光輻射，防爆型式為“op pr”；

帶聯鎖裝置的光學系統，防爆型式為“op sh”；

1、本質安全型光輻射，防爆型式為“op is”

（1）指在正常條件或規定的故障條件下，產生的大能量不會點燃特定爆炸性環境的可見輻射或紅外輻射。能引起被輻照體吸收點燃的可見波譜或紅外波譜的能量、功率或輻照度很小，通過限制光束強度可達到安全程度。本質安全型光輻射原理適用于自由輻射，不限制環境中是否有吸收物，具有極大的使用靈活性。

（2）不同設備類別和溫度組別的光輻射功率或光照輻度詳見下表

（3）本質安全型光輻射設備的配套使用

采用本質安全原理的光學器件，在功率／能量超標時，應提供故障保護措施，防止潛在爆炸性環境中出現超強度光輻射。并應進行危險／危害分析，確定何時需要這些器件。要考慮光源故障模式、電源隔離以及是否出現爆炸性環境的情況，確定是否需要附加保護。像激光二極管或發光二極管(LED)這樣的光源，在功率超標故障條件下如果過熱，則會出現故障。某些光源的熱故障特性可提供必需的功率超標故障保護措施 (10 個樣品試驗）。光源和電源之間設置限流和／或限壓器件的電路，能夠防止類似于本質安全電路的功率超標故障。

（4）本質安全型光輻射設備的保護級別（EPL）

功率超標故障保護措施應與設備保護級別（EPL）相適應。對于Ga級設備，例如，限流和／或限壓器件在施加兩個可計數故障后，應能提供功率超標故障保護。對千Gb級設備，施加一個可計數故障。對于Gc級設備，應取額定值，不考慮任何故障。某些小功率光源，如發光二極管的熱故障特性，可用于任何保護級別的功率超標故障保護。

2、保護型光輻射，防爆型式為“op pr”

（1）保護型光輻射要求把輻射限定在光纖或其他傳輸介質內，并且假定輻射不會從限制范圍內逸出。輻射限定措施決定了系統的安全水平。根據假定條件（故障條件或正常運行）進行危險分析，提出安全要求。

（2）采用符合有關防爆型式標準要求（GB/T 3836系列）的外殼時，外殼內部允許有點燃源，但不能點燃外殼外部環境。

（3）光纖內輻射：正常運行條件下，光纖能防止光輻射逸出到環境中。對于可預見的故障，可采用鎧裝、導管、電纜橋架或電纜管道提供保護。

（4）外殼內輻射：可能出現點燃源的外殼，如果符合GB/T 3836系列標準規定防爆型式的要求（隔爆外殼"d"、正壓外殼''p" 、限制呼吸外殼等），則外殼內可以有易燃輻射。但是，逸出外殼的輻射應按本部分的要求進行保護。

3、帶聯鎖裝置的光學系統，防爆型式為“op sh”

（1）如果輻射限定措施失效，失效時間小于點燃延遲時間，而且在有聯鎖斷開裝置的情況下輻射成為非本質安全狀態，則應采用這種保護型式。

（2）應根據危險分析確定的要求，啟動聯鎖斷開裝置。有關標準（如GB/T 20438 、GB/T 21109)規定的方法。可用于分析不同保護級別的設備所具有的安全概率或危險降低系數，如表3所示。