随着智慧城市和物联网技术的发展，无线远传超声波燃气表因其计量精度高、无机械磨损、便于远程监控等优势，正逐步取代传统膜式燃气表。然而，燃气表本身即安装于存在天然气（主要成分为甲烷）的潜在危险环境中。一旦发生泄漏，表具内部的电子部件若不具备防爆特性，极易成为点火源。因此，为无线远传超声波燃气表取得防爆合格证，是保障居民及工商业用户用气安全、推动智能燃气规模应用的强制性安全基石。
一、产品概述与核心风险
该类燃气表的核心功能模块包括：
- 超声波流量测量单元：一对或多对超声波换能器。
- 主控与计算单元：处理时间差信号，计算流量和累积气量。
- 电源单元：内置大容量锂亚电池（或超级电容），要求超长寿命（通常10年以上）。
- 无线通讯单元：NB-IoT、LoRa等模块，用于数据远传。
- 阀控单元（可选）：内置电磁阀或电机阀，用于远程关断。
主要风险点：电池能量、超声波驱动电路的高压脉冲、无线模块的射频能量、阀控执行机构动作可能产生的火花。
二、防爆型式选择：本安（Ex i）是主流方向
考虑到燃气表需要长期免维护运行、体积受限、且工作电流通常很小，本质安全型（Ex ib）或浇封结合本安型（Ex mb [ib]）是最适合的技术路线。认证主要依据GB 3836.1、GB 3836.4（本安）、GB 3836.9（浇封）以及燃气表行业标准（如GB/T 39841）。
三、关键技术模块的防爆设计与认证要点
| 模块 | 特殊风险与设计要求 | 认证测试与评估重点 |
|---|---|---|
| 1. 超声波换能器驱动电路 | 为获得足够信噪比，驱动电压可能高达几十伏，脉冲电流较大，存在产生火花的能量。 | 需详细分析驱动电路拓扑（如推挽、半桥），精确计算驱动脉冲在开路、短路等故障下的最大能量。通常需要在电路中串联有效的大功率限流电阻，将故障能量限制在安全值以下。需进行火花点燃试验验证。 |
| 2. 超长寿命电源系统 | 锂亚电池容量大（可达数十Ah），其短路能量巨大，是防爆设计的核心。同时需考虑电池在长期使用后期内阻增大、可能析氢的风险。 | 强制要求：必须使用经过防爆认证（Ex ib）的“本安型锂亚电池”。电池制造商需提供完整的认证证书和参数。燃气表电路需对电池输出进行额外的保护（如PTC或电子保护电路），构成“双重化”保护。需模拟电池在寿命末期、高内阻状态下的输出特性。 |
| 3. 无线通讯模块 | NB-IoT等模块在发射时峰值电流较大，可能引起电源回路瞬时压降和干扰。 | 需评估模块在最大发射功率时从电源汲取的电流是否仍在保护电路允许范围内。天线端需考虑防静电和故障能量隔离。通常要求模块供应商提供符合本安要求的相关声明或测试数据。 |
| 4. 阀控单元（如适用） | 电磁阀线圈是感性负载，关断时会产生反向电动势。电机阀的电机可能堵转发热。 | 对于本安型设计，阀门必须是“低功耗”型，其线圈电感量和储能在故障下必须极小。通常需并联续流二极管并串联限流电阻。对于功率较大的阀门，可能需要采用“隔爆外壳包裹阀门部分，其余部分本安”的复合型设计。 |
| 5. 整体结构与密封 | 燃气表需长期耐受燃气中的杂质和可能的冷凝水，电子模组需与气流隔离。 | 电子腔体需与气流通道通过金属隔板完全隔离（焊接或螺纹密封）。电子腔自身需满足IP68或更高防护等级，防止燃气和水分侵入。所有接缝和引线处需采用永久性密封（如环氧树脂浇封）。 |
四、认证流程的特殊性
- “功能安全”考量：燃气表涉及贸易结算和安全切断，其软件算法的可靠性和故障反应（如发现异常大流量自动关阀）也可能被纳入安全评估范畴。
- 长期可靠性验证：除了常规测试，可能需要提供关键元器件（如电池、超声波换能器）的长期老化数据或加速寿命试验报告，以证明在认证寿命周期内的安全性不变。
- 与计量认证的协调：防爆认证机构可能与计量检测机构进行联合审查或信息互通，确保产品在满足安全性的同时，不损害计量性能。
五、“汇策-海沣”在燃气表防爆认证领域的专长
“汇策-海沣”深度参与过多家领先燃气表企业的防爆认证项目，积累了宝贵的实践经验。我们能够提供：
- 供应链资源对接：推荐已获认证的电池、专用芯片供应商，缩短物料认证周期。
- 定制化电路分析：针对独特的超声波驱动电路和低功耗设计，进行精细化的本安参数计算和保护方案设计。
- 跨标准整合服务：协调防爆标准、燃气表产品标准及可能的通信协议要求，提供一体化的合规解决方案。
- 预测试与问题排查：在正式送检前进行内部预评估和测试，大幅提高一次性通过率。
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