防爆正压柜：危险区域中的“特权”安全堡垒

一、 产品概述

防爆正压柜是一种采用 “正压保护” 原理（防爆型式代号：Ex p）的特殊防爆电气设备。它通过在柜体内部分维持一个高于外部环境压力的保护性气体（如洁净空气或惰性气体）微正压环境，从而阻止外部易燃易爆气体或粉尘进入柜体内部。这使得普通的标准工业电气元件（如PLC、变频器、大型断路器、触摸屏等）无需经过昂贵的防爆认证和特殊设计，即可安全地应用于爆炸危险场所。

二、 核心工作原理：气幕隔离

其安全不依赖于密封箱体，而依赖于一个持续运行的保护性气体系统，工作原理如下：

1. 吹扫换气（Purge）： 启动前，控制系统会先向柜内注入保护性气体，将原本可能存在的爆炸性气体彻底“吹扫”出去。这个过程必须持续足够的时间（通常由计时器控制），确保内部气体浓度安全。

2. 建立与维持正压（Pressurization）： 吹扫完成后，系统自动切换到保压模式。调节阀会持续补充少量气体，以维持柜内稳定的微正压状态（通常 > 50 Pa）。

3. 安全联锁（Interlock）： 只有当柜内压力成功建立并稳定后，控制系统才会发出“安全”信号，此时主电路电源才会被允许接通（通过联锁继电器）。如果运行中压力意外下降到危险值，系统会立即发出声光报警并自动切断主电源，确保安全。

三、 核心优势与特点

1. 兼容非防爆元件，配置灵活：

   · 最大优势在于柜内可安装任何普通的、非防爆的电气元件（如西门子、施耐德的普通PLC、变频器），极大降低了采购成本和周期，并提供了无与伦比的配置灵活性。

2. 维护便捷，升级容易：

   · 柜门可以设计成大面积透明玻璃或可完全打开的形式，操作空间大，非常便于调试、巡检、维护和元件更换，甚至可以在不停产的情况下进行内部升级改造。

3. 散热性能优异：

   · 持续的气流可以有效地将柜内元件（尤其是大功率变频器、电源）产生的热量带出，散热效果远优于传统的密封隔爆箱，提高了元件寿命和系统可靠性。

4. 高等级保护与智能化控制：

   · 配备智能控制系统（通常基于PLC或专用控制器），实时监控压力、气流、温度等参数，具备自动吹扫、压力调节、故障诊断、报警记录和远程通信（如4G/以太网）功能。

   · 防护等级高，通常可达IP65。

四、 典型应用场景

正压柜特别适用于内部元件发热量大、需要频繁维护或配置复杂的场合：

· 大型控制系统： 作为DCS/PLC现场站，内部安装大型PLC模块、IO模块、交换机等。

· 大功率驱动： 控制大功率电机，柜内安装普通变频器、软启动器或伺服驱动器。

· 中央操作站： 安装大尺寸工业触摸屏、计算机主机，作为现场操作员站。

· 分析仪器室： 为大型在线分析仪（如色谱仪）提供电源和控制环境。

· 海洋平台 & 化工厂： 任何需要将复杂、精密的非防爆设备用于危险区域的场合。

五、 与传统隔爆箱（Ex d）的对比

特性 防爆正压柜 (Ex p) 传统隔爆箱 (Ex d)

核心原理 气幕隔离，阻止爆炸气体进入 坚固隔离，承受并禁锢内部爆炸

内部元件 可使用普通商业元件 必须使用防爆认证元件

维护性 极佳，门大可打开，易于维护 较差，需要停电开盖，操作空间小

散热性 优异，依靠气流散热 差，热量积聚严重

成本 柜体本身成本高，但内部元件成本低 柜体成本可能较低，但防爆元件非常昂贵

适用性 大功率、高发热、复杂系统 小功率、简单控制、固定功能

六、 总结

防爆正压柜代表了一种更先进、更灵活、更智能的防爆解决方案。它通过“系统安全” 的理念替代了传统的 “元件安全” 理念，打破了传统防爆技术的诸多限制。虽然其初始投资可能较高，且需要稳定的气源和更复杂的控制，但其在系统配置自由度、维护便捷性和整体生命周期成本方面的巨大优势，使其成为现代大型、复杂工业装置在爆炸危险区域的首选方案。