防爆正压通风柜（正压型防爆柜）的工作原理

在石油、化工、制药等存在易燃易爆气体或粉尘的危险区域，许多关键电气设备（如PLC、变频器、服务器）本身并非防爆设计，却必须在现场运行。防爆正压通风柜（正压型防爆柜） 正是解决这一矛盾的终极方案。它并非简单地“装起来”，而是通过一套精密的动态气压控制系统，为内部普通设备创造一个持续安全的“微环境”。本文将深入拆解其工作原理，揭示这层“安全气泡”如何被创造并始终保持。

一、 核心安全逻辑：用“空气墙”隔绝危险

防爆正压通风柜的根本原理，是利用空气动力学构建一道无形却坚实的物理屏障。

• 核心概念：通过向密封柜体内持续通入洁净的压缩空气或保护性气体，使柜内气压始终高于外部环境气压，形成稳定的微正压状态（通常为25-100 Pa）。

• 安全结果：由于压力差的存在，柜内气流会持续向外渗出。任何外部危险气体或粉尘在试图渗入时，都会被这股向外的气流“推回去”，从而确保柜内环境始终安全、洁净，不具备爆炸条件。

二、 五大系统协同工作原理详解

正压通风柜的安全运行，依赖于以下五个子系统精密、可靠的协同工作。

系统一：动力与供气系统——安全的“肺”

• 气源：通常接入工厂洁净的仪表空气管网，或采用独立的无油空压机。气源必须干燥、无油、无污染物。

• 智能送风单元：核心是 防爆型风机或气压调节阀组。现代系统多采用变频风机，可根据压力反馈智能调节送风量，实现节能与稳定。

系统二：空气净化与处理系统——安全的“过滤器”

送入的空气必须经过严格处理，防止污染柜内精密设备。

• 三级过滤流程：

  1. 初效过滤：去除大颗粒粉尘。

  2. 高效除油除水：通过冷凝、吸附等方式，确保空气露点达标，完全去除油分和水汽。

  3. 精细过滤：经过高效过滤器（HEPA），去除微米级颗粒。对于特殊环境，可加装活性炭吸附层以去除特定有害气体。

系统三：压力监控与智能控制系统——安全的“大脑”

这是系统的神经中枢，确保正压状态万无一失。

• 实时监测：高精度差压变送器持续监测柜内外气压差，并将信号传送至防爆型PLC或专用控制器。

• 多级报警与联锁：

  • 一级报警（低压预警）：当压力低于设定安全值（如50Pa）时，现场声光报警器启动，提醒检查。

  • 二级报警（严重低压/失压）：当压力持续下降至更低阈值（如25Pa）时，系统判断安全屏障可能失效。控制器会立即输出联锁信号，自动切断柜内非本质安全设备的电源，防止其在潜在危险环境中运行。

• 自动调节：控制器根据压力反馈，自动调节进气阀开度或风机转速，实现压力的动态平衡。

系统四：排气与温度控制系统——安全的“新陈代谢”

• 受控排气：柜内空气通过专门设计的排气口或泄压阀排出，排气口通常配有阻火器。排气量需经过计算，与送风量匹配，以维持稳定正压。

• 温度管理：柜内设备散热可能导致温升。系统通过调节送风量（冷却） 或集成 防爆空调/换热器 来精确控制柜内温度，确保设备正常运行。

系统五：应急与安全备用系统——安全的“保险丝”

为应对突发故障，必须设计冗余安全措施。

• 备用电源（UPS）：为主控制器和关键监测元件提供不间断电源，确保在主电源故障时，监控与报警系统仍能工作一段时间。

• 备用气路或风机：重要场合配置备用气源或备用风机，在主系统故障时可自动或手动切换。

• 机械安全阀：作为最后一道保障，防止柜内压力异常过高。

三、 完整工作流程：从启动到保护的动态循环

1. 启动与吹扫：通电后，系统首先启动风机，以大流量对柜体进行“吹扫”，将柜内可能积聚的任何残留危险气体彻底置换排出（吹扫时间与容积有严格计算公式）。吹扫完成后，方可供电给内部设备。

2. 正常运行与动态平衡：系统进入稳压模式。控制器根据实时压力，动态调节送风，平衡因开门、温度变化、排气波动等因素带来的压力扰动。

3. 持续监控与预警：压力监测系统7x24小时工作，一旦偏离设定范围，立即启动分级报警与联锁程序。

4. 停机保护：正常关机时，通常要求先切断内部设备电源，保持通风一段时间后，再关闭正压系统，确保柜内无热源且充满保护气体。

四、 关键应用与选型要点

• 典型应用场景：海上平台控制柜、化工厂分析仪器柜、现场工控服务器柜、弹药生产线控制中心等。

• 防爆标志解读：其防爆标志通常为 Ex px / Ex py / Ex pz，分别对应用于1区、2区或将其内部降至非危险区。

• 选型核心要素：

  1. 计算所需保护气体流量：根据柜体容积、泄漏率、安全吹扫时间计算。

  2. 确定压力稳定精度：精密设备要求更高的压力控制精度。

  3. 明确认证等级：必须取得与安装区域危险等级匹配的整体防爆合格证。

结论：动态防护，智慧安全

防爆正压通风柜代表了防爆技术从静态隔离向动态主动防护的演进。它通过持续的能量输入（压缩空气）和智能控制，创造并维持了一个安全的“生态位”，使得非防爆的先进技术得以在危险区域安全应用。

选择正压通风柜时，应将其视为一个生命支持系统，而非简单机柜。评估供应商在气体处理、压力控制算法、系统集成及获取整体认证方面的能力至关重要。因为，这套系统的可靠性，直接决定了其内部所保护的、价值可能数十倍于柜体本身的关键资产与数据的安全。