案例复盘：如何为高功率防爆高温试验箱成功获取安全准入
防爆高温试验箱（或称防爆烘箱）广泛用于危险场所内材料的干燥、固化、老化测试等工艺。其核心挑战在于如何将数十千瓦的电热功率安全地约束在爆炸性环境中。本文通过一个典型项目案例，还原汇策-海沣协助客户解决从设计到取证全过程的技术难题，揭示此类设备认证的成功要素。
一、项目背景与初始挑战
客户产品：一款用于石化实验室的防爆高温试验箱，最高工作温度300℃，加热功率24kW，用于现场样品的快速干燥。
初始设计痛点：
- 加热方案：原设计采用多组裸露的合金电阻丝直接辐射加热，功率密度高，表面温度极易超标，且存在明火风险，不符合任何防爆型式。
- 温度控制：仅依赖一台温控仪表进行PID控制，无独立硬件超温保护。
- 结构安全：箱体密封性一般，循环风机为普通电机，控制柜未做防爆处理。
- 认证目标：需取得Ex d IIC T4级别的防爆合格证。
二、汇策-海沣的系统性改造方案
我们介入后，提出了“分区防护、多重保护”的整合设计方案：
- 加热系统革命性改造
- 废弃裸露电阻丝方案，改用经过防爆认证的翅片式管状加热器（Ex d型）。该加热器将电阻丝密封在金属管内，填充氧化镁，表面带散热翅片，功率密度可控，表面温度远低于电阻丝。
- 将加热器集中安装在一个独立的隔爆加热腔内，与工作室通过耐高温风道连接。加热腔本身作为一个隔爆部件处理。
- 工作室正压保护
- 将工作室设计为微正压防爆（Ex p）区。通过循环风机从箱内吸气，经加热腔加热后，持续吹入工作室，使工作室压力略高于外部（约30-50Pa）。
- 设置压力传感器，当压力低于安全阈值时，声光报警并连锁切断加热器电源。
- 多重、冗余的超温保护系统
- 一级控制：主控温表（安装在防爆控制柜内）PID控制。
- 二级独立保护：在加热腔出口风道和工作室内部，各安装一支本安型（Ex i）热电偶，接入一个独立的防爆温度限位控制器。任一测点超温（如设定为320℃），该控制器直接切断加热器主回路接触器（该接触器线圈回路受其控制）。
- 三级熔断保护：每个加热器回路串联温度保险丝，作为最终物理保护。
- 电气与动力系统防爆
- 控制柜（含PLC、温控表、接触器）整体采用隔爆型（Ex d）。
- 循环风机电机选用Ex d型防爆电机。
- 所有电缆通过防爆格兰头引入。
三、认证测试过程与关键问题解决
方案实施后，送样至检测机构。过程中遇到了核心挑战及我们的应对：
| 测试阶段 | 遇到的问题 | 汇策-海沣的解决方案 |
|---|---|---|
| 温度组别测试 | 在300℃满载运行时，加热腔外壳表面某点温度达到148℃，接近T4组别上限（135℃）。 | 现场分析发现该点为加热器安装法兰处，散热不佳。指导客户在法兰外侧加装铝制散热翅片，并优化内部风道，使热风更均匀冲刷腔体。整改后复测，最高点温度降至128℃，满足T4要求。 |
| 正压系统功能测试 | 模拟开门故障，压力下降速度过快，连锁断电动作时间点难以设定。 | 协助客户调整压力传感器的报警和连锁阈值，并通过实验确定合理的延迟时间，确保在危险气体渗入前可靠断电，同时避免正常扰动误动作。 |
| 超温保护连锁验证 | 需要验证二级温度限位控制器在模拟主控失效时，能否可靠动作。 | 我们设计了测试方案：拔掉主控温表信号，让加热器持续工作。当工作室温度达到限位器设定值，确认加热器被立即切断。测试一次性通过。 |
四、项目成果与价值总结
- 成功取证：历时约16周，试验箱成功获得防爆合格证，标志为：Ex db [ia Ga] IIC T4 Gb。这表示其采用了隔爆、本安、正压多种保护，适用于1区危险环境。
- 技术能力飞跃：客户通过此次项目，不仅获得了产品认证，更建立了一套针对高温设备的防爆设计规范和安全评估流程，为后续产品开发奠定了坚实基础。
- 市场竞争力提升：该产品成为行业内少数能提供现场300℃高温试验的防爆设备，成功打入多家大型石化企业的供应商名录。
案例启示：高功率防爆热工设备的认证成功，关键在于从系统层面进行安全架构设计，并精准解决热管理与连锁控制等核心工程问题。汇策-海沣凭借深厚的跨学科知识储备和丰富的实战经验，能够将复杂的标准要求转化为可行的工程方案，并全程护航直至成功取证，真正成为企业可信赖的技术合作伙伴。
