防爆正壓柜：危險區域中的“特權”安全堡壘

一、 產品概述

防爆正壓柜是一種采用 “正壓保護” 原理（防爆型式代號：Ex p）的特殊防爆電氣設備。它通過在柜體內部分維持一個高于外部環境壓力的保護性氣體（如潔凈空氣或惰性氣體）微正壓環境，從而阻止外部易燃易爆氣體或粉塵進入柜體內部。這使得普通的標準工業電氣元件（如PLC、變頻器、大型斷路器、觸摸屏等）無需經過昂貴的防爆認證和特殊設計，即可安全地應用于爆炸危險場所。

二、 核心工作原理：氣幕隔離

其安全不依賴于密封箱體，而依賴于一個持續運行的保護性氣體系統，工作原理如下：

1. 吹掃換氣（Purge）： 啟動前，控制系統會先向柜內注入保護性氣體，將原本可能存在的爆炸性氣體徹底“吹掃”出去。這個過程必須持續足夠的時間（通常由計時器控制），確保內部氣體濃度安全。

2. 建立與維持正壓（Pressurization）： 吹掃完成后，系統自動切換到保壓模式。調節閥會持續補充少量氣體，以維持柜內穩定的微正壓狀態（通常 > 50 Pa）。

3. 安全聯鎖（Interlock）： 只有當柜內壓力成功建立并穩定后，控制系統才會發出“安全”信號，此時主電路電源才會被允許接通（通過聯鎖繼電器）。如果運行中壓力意外下降到危險值，系統會立即發出聲光報警并自動切斷主電源，確保安全。

三、 核心優勢與特點

1. 兼容非防爆元件，配置靈活：

   · 最大優勢在于柜內可安裝任何普通的、非防爆的電氣元件（如西門子、施耐德的普通PLC、變頻器），極大降低了采購成本和周期，并提供了無與倫比的配置靈活性。

2. 維護便捷，升級容易：

   · 柜門可以設計成大面積透明玻璃或可完全打開的形式，操作空間大，非常便于調試、巡檢、維護和元件更換，甚至可以在不停產的情況下進行內部升級改造。

3. 散熱性能優異：

   · 持續的氣流可以有效地將柜內元件（尤其是大功率變頻器、電源）產生的熱量帶出，散熱效果遠優于傳統的密封隔爆箱，提高了元件壽命和系統可靠性。

4. 高等級保護與智能化控制：

   · 配備智能控制系統（通常基于PLC或專用控制器），實時監控壓力、氣流、溫度等參數，具備自動吹掃、壓力調節、故障診斷、報警記錄和遠程通信（如4G/以太網）功能。

   · 防護等級高，通常可達IP65。

四、 典型應用場景

正壓柜特別適用于內部元件發熱量大、需要頻繁維護或配置復雜的場合：

· 大型控制系統： 作為DCS/PLC現場站，內部安裝大型PLC模塊、IO模塊、交換機等。

· 大功率驅動： 控制大功率電機，柜內安裝普通變頻器、軟啟動器或伺服驅動器。

· 中央操作站： 安裝大尺寸工業觸摸屏、計算機主機，作為現場操作員站。

· 分析儀器室： 為大型在線分析儀（如色譜儀）提供電源和控制環境。

· 海洋平臺 & 化工廠： 任何需要將復雜、精密的非防爆設備用于危險區域的場合。

五、 與傳統隔爆箱（Ex d）的對比

特性 防爆正壓柜 (Ex p) 傳統隔爆箱 (Ex d)

核心原理 氣幕隔離，阻止爆炸氣體進入 堅固隔離，承受并禁錮內部爆炸

內部元件 可使用普通商業元件 必須使用防爆認證元件

維護性 極佳，門大可打開，易于維護 較差，需要停電開蓋，操作空間小

散熱性 優異，依靠氣流散熱 差，熱量積聚嚴重

成本 柜體本身成本高，但內部元件成本低 柜體成本可能較低，但防爆元件非常昂貴

適用性 大功率、高發熱、復雜系統 小功率、簡單控制、固定功能

六、 總結

防爆正壓柜代表了一種更先進、更靈活、更智能的防爆解決方案。它通過“系統安全” 的理念替代了傳統的 “元件安全” 理念，打破了傳統防爆技術的諸多限制。雖然其初始投資可能較高，且需要穩定的氣源和更復雜的控制，但其在系統配置自由度、維護便捷性和整體生命周期成本方面的巨大優勢，使其成為現代大型、復雜工業裝置在爆炸危險區域的首選方案。