摘要：在石油、化工、制药等爆炸性危险环境中，对大型、复杂或高功耗的电气设备（如PLC柜、变频器、大型分析仪）的防爆保护是一项挑战。传统的隔爆（Ex d）或增安（Ex e）等技术方案可能面临成本高、散热难或设计复杂的难题。

在石油、化工、制药等爆炸性危险环境中，对大型、复杂或高功耗的电气设备（如PLC柜、变频器、大型分析仪）的防爆保护是一项挑战。传统的隔爆（Ex d）或增安（Ex e）等技术方案可能面临成本高、散热难或设计复杂的难题。

正压型防爆电气设备（Pressurized Apparatus, Ex p）提供了一种独特而高效的解决方案。它不依赖于抑制内部爆炸或限制能量，而是通过一种主动的、动态的防护理念，为普通工业电气元件在危险场所的应用开辟了道路。

本文将系统讲解正压型设备的特点、防爆原理、核心结构，并深入剖析其外壳的重要性及材质特点。

一、核心特点：为何选择正压型防爆？

正压型防爆技术之所以适用于特定场景，源于其以下几大突出特点：

内部可安装普通元件：这是其最大优势。设备内部无需使用昂贵的防爆认证元件（如Ex e接线端子、Ex d开关），可直接安装普通的PLC、变频模块、电源、接线端子等，大幅降低了设备成本和后续维护元件的采购难度。优异的散热性能：持续流动的保护气体（通常是洁净空气）能有效地将设备运行时产生的热量带走，解决了高密度、大功率元器件在密闭隔爆壳体内的散热瓶颈，提高了设备运行的可靠性和寿命。高维护便利性：在断电并释放内部压力后，柜门可以完全打开，内部布局与普通电气柜无异，便于接线、调试、更换元件和日常维护，大大减少了维护时间和难度。灵活性高：适用于结构复杂、元件繁多的控制系统，便于后期升级和改造。

二、防爆原理：动态气盾的守护

正压型防爆的原理不同于其他任何型式，其标志为“Ex p”。它的核心不是“堵”或“限”，而是“隔”和“清”。

其工作原理遵循一个严谨的、自动化的三阶段过程，依据 GB/T 3836.5 (IEC 60079-2) 标准：

吹扫（Purging）：

目的：在给主设备通电前，将外壳内部可能存在的任何爆炸性气体彻底清除出去。过程：启动控制系统，向密封外壳内通入足量的保护气体，以足够高的流速将内部原有气体“冲洗”和置换出去。关键：吹扫必须持续规定的最短时间（T）并达到最小的换气量（通常为外壳净容积的5倍以上），确保内部气体环境安全。此阶段，安全联锁系统禁止内部设备通电。

保压（Pressurization）：

目的：吹扫完成后，维持壳内稳定的正压值（通常 > 50 Pa），阻止外部危险气体侵入。过程：控制系统调节进气阀，从大流量吹扫转为小流量补偿模式，以抵消外壳的正常泄漏，保持内部压力稳定在安全值以上。安全确认：压力稳定后，控制系统才允许内部设备上电运行。

连续监控与保护（Continuous Monitoring & Interlock）：

目的：运行期间实时监测压力，压力异常时采取分级保护。过程：一级报警（预警）：压力降至设定低值，声光报警提醒，设备仍运行。二级报警（紧急停机）：压力降至危险值，联锁系统立即切断内部设备电源，防止在失压状态下，内部元件的火花或高温表面点燃侵入的可燃物。这是最终的安全屏障。

简言之，正压防爆就是通过“先清洗、后维持、常监控”的逻辑，在设备内部建立一个始终高于外部的安全气压，将危险拒之门外。

三、防爆结构：系统的构成

一个完整的正压型防爆系统不仅仅是外壳，更是一套集成了气路、电控和监控的精密装置：

正压外壳（保护腔体）：气密性良好的箱体，是所有元件的承载体。气源处理单元：提供洁净、干燥的保护气体（仪表空气或惰性气体），包括过滤器和干燥器。压力调节与控制系统：系统大脑，包括压力传感器、电磁阀/调节阀和控制单元（PLC或专用控制器），负责执行三阶段逻辑。安全报警装置：声光报警器，指示系统状态（吹扫、运行、压力低、危险）。自动安全联锁：与控制回路硬连接，确保条件不满足时绝不可能通电。排气装置：通常装有阻火器，确保气体安全排出。

四、外壳的重要性及材质特点

在所有结构中，外壳是整个系统的基石，其重要性体现在：

气密性的保障：外壳必须具备极低的气体泄漏率。任何焊缝、接口（门缝、引入口）都必须经过精密加工和处理，确保在正常运行和压力波动时泄漏量最小，以降低气源消耗并保持压力稳定。承压能力：虽然内部压力不高（通常几十到几百帕斯卡），但外壳仍需具备足够的机械强度，能承受正常的压力波动而不发生永久变形，保证结构的完整性和气密性。防护等级的基础：外壳本身需具备较高的防护等级（通常至少IP54），能防尘、防溅水。这不仅保护内部元件，也是维持正压系统有效性的第一道防线。安全联锁的集成点：门与安全联锁开关直接关联，任何非法开门操作都会触发断电和报警。

外壳的材质特点：

材质选择需综合考虑强度、耐腐蚀性、重量和成本。

碳钢（表面处理）：特点：机械强度高，成本较低，是常见选择。要求：必须进行严格的表面防腐处理，如喷塑、镀锌或涂覆重防腐涂料，以防止在腐蚀性环境中锈蚀，破坏气密性和结构强度。不锈钢（304/316L）：特点：耐腐蚀性能极佳，机械强度高，外观美观，免维护。应用：是腐蚀性环境（海上平台、化工、制药）的首选材质。316L不锈钢抗点蚀和缝隙腐蚀的能力更强。缺点：成本较高，重量相对较大。铝合金：特点：重量轻，耐大气腐蚀性好，具有良好的导热性（利于散热）。注意：在某些行业（如存在乙炔、碳粉等特定介质的场所）需谨慎使用，因为铝与某些介质反应可能产生更具危险性的化合物。工程塑料/玻璃纤维：特点：重量轻，耐化学腐蚀性极佳，绝缘性好。应用：常用于特定场合的小型正压箱或分析仪外壳。