热电偶防爆等级选型指南：Exd与Exi的场景化决策

　在石油、化工、制药等高风险行业，温度测量仪表的选择直接关乎生产安全与运营效率。防爆热电偶作为行业主流设备，其防爆等级选型中的Exd(隔爆型)与Ex i(本安型)之争，常成为工程师面临的核心难题。本文将从原理到实践，系统解析二者的差异及选型逻辑。

　　防爆热电偶的本质是在易燃易爆环境中安全传递温度信号的传感器。其防爆标识遵循国际统一的编码规则：

　　Ex：防爆通用标识

　　防爆型式(d或i)：核心防爆技术

　　气体组别(ⅡA/ⅡB/ⅡC)：气体爆炸危险性分级(ⅡC为最高，如氢气)

　　温度组别(T1T6)：设备表面最高温度限制(T6=85℃)

　　热电偶典型型号如EXdⅡCT6，表明采用隔爆设计，适用于ⅡC级气体(氢气/乙炔)且环境引燃温度≥85℃的场所。选型错误可能引发灾难——例如某石化企业因误用Ex
e设备导致乙烯爆炸，损失800万元。

二、Exd vs Exi：原理与结构深度对比

　　(1)Ex d(隔爆型)——“钢铁堡垒"

　　防爆原理：通过高强度壳体(≥3mm钢板)与精密缝隙(≤0.2mm)
实现能量密封。当内部爆炸时，火焰经缝隙冷却后传出，温度与能量已低于点燃外部气体的临界值。

　　典型结构：

　　两腔式隔爆接线盒(连仪标准设计)

　　厚壁铝合金铸造壳体

　　专用隔爆螺纹接口

　　核心优势：

　　▶ 支持ⅡC级氢气/乙炔环境(Ex i仅支持配合安全栅使用)

　　 抗机械冲击(通过1kg重物0.7m跌落测试)

　　显著局限：

　　▶ 壳体笨重(比普通设备重40%)

　　▶ 维护需专业工具拆装，无法带电操作

　　(2)Ex i(本安型)——“能量扼流者"

　　防爆原理：从源头限制电路能量(电压≤30V，电流≤100mA)，确保电火花能量不足以引燃气体。

　　典型系统构成：

　　本安热电偶(需Ex i认证)

　　安全栅(必须安装于安全区)

　　低电容/电感电缆

　　不可替代的价值：

　　▶ 允许带电开盖维护(安全区操作)

　　▶ 支持数字信号传输(适用于智能仪表)

　　关键约束：

　　▶ 传输距离≤500m(受回路阻抗限制)

　　▶ 必须搭配安全栅，系统成本增加

三、选型决策的黄金四维度

　　选型需综合工艺特性与环境参数，以下为关键决策矩阵：

　　| 评估维度 | Ex d(隔爆型)优选场景 | Ex i(本安型)优选场景 |

　　| 气体组别 | ⅡC级(氢气、乙炔) | ⅡA/ⅡB级(丙烷、乙烯) |

　　| 温度组别 | T6(85℃)等高要求环境 | T4(135℃)及以上 |

　　| 物理环境 | 高震动区域(如压缩机旁) | 空间狭小或需频繁检修位点 |

　　| 功能需求 | 单纯温度信号采集 | 需HART等数字通信的智能仪表 |

四、典型应用场景对比分析

　　Exd的绝对优势领域：

　　加氢反应器：ⅡC级氢气环境，且反应压力波动大(需抗冲击壳体)

　　煤气化装置：含乙炔且存在颗粒物冲刷(铠装型ExdIICT5防护等级IP67)

　　海上平台：盐雾腐蚀+高频震动场景(厚壁壳体提供双重防护)

　　Ex i的不可替代场景：

　　分布式温度监测系统：单安全栅带多路热电偶(如制药厂反应釜群)

　　在线诊断系统：需实时读取热电偶诊断数据(如预测性维护平台)

　　洁净区安装：轻型结构避免对管道造成应力(生物制药管路)

　　血泪教训警示：某甲醇厂因在T4区(甲醇引燃温度135℃)误用T3组设备(表面温度200℃)，导致接线盒过热引发蒸汽爆炸。温度组别必须按实际介质严格匹配。

五、选型实施路线图

　　1. 环境认证：

　　确认区域划分(0区/1区/2区)——Ex i可覆盖0区，Ex d仅限1/2区

　　检测爆炸气体类型及引燃温度(如氨气需T1组)

　　2. 设备适配：

　　Ex d：选连仪WR系列隔爆热电偶(型号示例：HDWRN240，适用dIICT6)

　　Ex i：选带本安认证感温元件+齐纳安全栅(如MTL778)

　　3. 安装合规要点：

　　Ex d：法兰间隙≤0.2mm，螺栓扭矩按规范(过紧导致变形失爆)

　　Ex i：电缆总分布电容/电感≤安全栅限值(例：电容≤0.1μF/km)

　　4. 维护差异：

　　Ex d：每3年水压测试(ⅡC级需2.0MPa/10秒)

　　Ex i：定期校验安全栅限流功能

　　六、前沿趋势：融合防爆技术的突破

　　新一代Ex d+i复合设计正在兴起：

　　接线盒采用Ex d隔爆，信号端输出Ex i本安回路

　　实现氢气环境支持+智能诊断兼容(如铠装防爆热电偶SC(ExdIICT5))

　　此类产品成为高危险流程智能化的优选方案。

　　在防爆热电偶选型中，Exd与Exi不是竞争关系，而是安全防御的两种逻辑：前者以物理密封抵御最严苛的爆炸，后者以能量控制实现灵活维护。工程师应摒弃“简单套用"思维，转而建立“气体温度功能维护"四维决策模型。唯有如此，方能在保障人员与设备安全的同时，为流程优化与智能化升级铺平道路。