防爆型电阻加热器的设计原则：防爆结构优化

电阻加热器是一种电阻加热装置。显然，对于爆炸性气体环境，它是一种“危险温度”点燃源。因而，在这种环境中使用的电阻加热器应该是防爆型的。在工业应用中，人们常常采用增安型电阻加热器和隔爆型电阻加热器。在这里，将以增安型电阻加热器为代表简单地讨论一下这两种防爆型式电阻加热器防爆结构的基本设计原则。

1.增安型电阻加热器的定义和组成

这里再一次强调增安型电阻加热器的定义。

国家标准GB 3836.3《爆炸性环境 第3部分：由增安型“e”保护的设备》指出，增安型电阻加热器是一种由一支或几支电阻加热元件、接线盒（或控制箱）和必要的保护控制单元（电气和温度）组成的电阻加热装置。

显然，增安型电阻加热器的主要组成单元是电阻加热元件、接线盒（或控制箱）和保护控制单元。

因而，人们在设计、制作、试验、安装和运行电阻加热器时必须把“加热器”当做一个“系统”来考虑；否则，将可能出现大的麻烦。

2.增安型电阻加热器防爆结构的设计原则

根据增安型电气设备的防爆原理，这里简单地讨论一下这种加热器的防爆结构。

（1）电阻加热元件

1）功率

设计人员应该根据所需加热功率和加热温度，将“大功率”分割成合适的“小功率”。

2）结构

电阻加热元件的结构，可以采用如图4.20和图4.21所示结构。

①加热用电阻丝应该是正温度系数的；电阻的计算值应该折算为20℃时的值。

②加热元件用绝缘材料应该是耐热、导热、绝缘性能好的材料，例如，结晶氧化镁粉。

③采用金属管作为绝缘覆盖层外的导电层。金属管可以采用碳钢、不锈钢或铜合金制成。在存在水蒸气的场合，人们应该慎用某些铜合金。

④接线端子应该采用铜合金制成，穿入上釉的陶瓷绝缘件内，与绝缘件一起装配在金属管端部。绝缘件与接线端子、金属管之间使用耐热粘结剂密封严实。

⑤当通过电阻丝的电流较大时，接线端子的螺纹应该采用细牙型，垫圈、压紧螺母均应该采用铜合金材质。

（2）接线盒或控制箱

根据保护控制系统设置的不同，电缆（电线）引入环节可以采用接线盒（“远程”控制），也可以采用控制箱（“本地”控制）。

①当“远程”控制时，接线盒仅仅是供电源引入，可以采用增安型防爆结构，而且，应该至少达到IP54的防护等级。

②当“本地”控制时，控制箱不仅供电源引入，而且，还要引入控制信号和进行数据处理，应该采用隔爆型防爆结构。

③电阻加热元件进入接线盒或控制箱的连接部位应该符合增安型或隔爆型防爆结构的相应要求。

（3）保护控制系统

增安型电阻加热器应该设置漏电保护系统和温度保护系统。(www.xing528.com)

1）漏电保护

漏电保护，根据供电制的不同（TN系统、TT系统、IT系统），可以采用检测漏电电流、绝缘电阻的方法进行实时保护控制。

当保护装置发现不允许的漏电信息（漏电电流或绝缘电阻）时，它应该自动发出报警信号（声光信号），并切断电阻加热器的电源。

2）温度保护

温度保护，根据使用场合的不同，可以分别采用以下任何一种形式。

①稳态结构式保护。

这种保护方式是一种特定使用环境的专用保护方式。设计人员应该根据加热器的具体使用环境和所需加热温度来选择合适的加热功率。

通常情况下，这种保护方式不需要另加辅助的保护措施。但是，在环境条件可能变化的某些场所，必要的温度保护是必需的。

②自限特性式保护。

这种保护方式是利用电阻的“电阻值随温度增加而增加（PTC）”的特性进行温度微调的方法。设计人员应该根据所需加热温度来选择合适的加热功率。

原则上，这种保护方式不需要另加辅助的保护措施，但是，在实际工业应用中，人们还是附加了温度控制措施。

③温度控制式保护。

这种保护方式是通过实时检测加热元件的表面温度、加热器周围温度、被加热物料（介质）的液位、流量以及通过加热器的电流或功率等信号来进行控制的。

通常情况下，这种保护方式要求二重化保护措施。这一点很重要。

这里需要特殊强调指出的是：一，在设定温度的整定值时，人们应该考虑到即使加热器断电，它的温度还会有一个冲量；因而，整定值和冲量之和不得大于允许的极限温度值。二，保护控制系统的电源应该接在加热器供电开关的一次侧。三，扇风机不得作为降温保护措施，即使它不与加热器共用一个电源；较大范围的突然停电将会造成极大的麻烦。实际的试验经验告诉我们，使用扇风机作为温度保护控制措施的加热器在加热器和扇风机同时都断电的情况下出现了一个可怕的危险温度。这是绝对不能容忍的。

3.隔爆型电阻加热器防爆结构的设计原则

隔爆型电阻加热器又可以分为单一的隔爆型防爆结构和复合的隔爆·增安型防爆结构。

（1）隔爆型电阻加热器

这种加热器应该完全按照隔爆型防爆型式的全部要求进行设计与制作。

这里值得注意的是，电阻加热元件作为隔爆外壳的一部分，它的表面温度是确定设备温度组别的唯一依据。

（2）隔爆·增安型电阻加热器

这种加热器应该按照隔爆型防爆型式的要求进行设计和制作。虽然电阻加热元件依然是隔爆外壳的一部分，但是它的表面温度依然是确定温度组别的唯一依据，必须进行必要的控制，以满足相应的要求。

在这种情况下，温度保护控制系统应该符合增安型防爆型式的“温度保护系统”要求。