为危险环境指定开关

　　在将开关指定为更广泛的设备或系统的一部分时，设计工程师需要考虑很多。无论目标用途如何，此类选择都很重要，但在危险环境中，选择正确的开关变得至关重要，并且可以毫不夸张地说，意味着生与死的区别。

　　爆炸可能发生不同程度的严重性：所需要的只是燃料、氧气和点火源。那么设计工程师在选择开关时需要考虑哪些因素呢？哪种产品可以消除潜在的火花以防止发生爆炸的风险？产品必须遵守哪些欧洲或国际标准？这种开关可以用在什么地方？有哪些类型的开关可用？

　　设计注意事项

　　在选择开关时，需要考虑几个因素。首先，设计者需要考虑系统最终部署的国家。巴西必须满足的标准、规则和法规可能与欧洲的标准、规则和法规有很大不同，反之亦然。了解这些要求并确保您选择的开关符合相关认证，这一点至关重要。

　　尺寸也许是第二个考虑因素。设计工程师通常需要在有限的空间范围内集成开关，并且会对他可以选择的开关范围产生重大影响。应用的进一步考虑可以来自确定应用哪些电气额定值以及需要哪种类型的执行器来捕获机械运动以将动作转换为电信号。

　　或许，最重要的考虑因素是交换机的使用环境。许多危险区域可能在室外，因此在宽工作温度范围内的功能至关重要。以石油生产和分配为例，如果在俄罗斯半岛到沙特阿拉伯沙漠中使用开关，则必须预期相同的功能性能。还需要评估开关必须防止水或其他液体进入的水平（即其密封性），在这个程度上，危险环境的范围和应用范围是相当大的。

　　C2000 MCU 有使用电机矢量控制的示例，包括扭矩、速度和位置；多种电流检测拓扑；模拟和数字位置传感器接口；灵活的实时连接；和一系列平台版本。

　　“危险环境”一词立即让人联想到石油钻井平台、石化厂和钻井平台，其中爆炸风险造成的破坏可能是灾难性的。人们只需要记住十年前在英国的邦斯菲尔德油库爆炸，据信这是和平时期欧洲同类中最大的一次，里氏标度为 2.4。

　　事实上，开关可以在各种应用中找到，例如用于密封、控制和监测石油和天然气钻探过程中出现的不稳定压力和不受控制的流量的防喷系统。它们对于船员、钻井平台、环境的安全以及油井或气井的维护至关重要。如果发生中断，应急系统可以将钻机从井中断开，自动触发关闭防喷器并关闭节流阀的开关。

　　开关也可以在泥浆泵中找到，用于在钻井中将泥浆泵送到切割区域周围，以保持该区域湿润和润滑，并防止压力升高。体积是通过测量泵送动作的频率来控制的，该频率可以通过一个开关来测量，该开关检测每次操作产生的电信号。

　　进一步的用途是检测钻机的稳定性，检测横向漂移，如果横向移动过多会造成危险，则切断钻机的电源。开关还用于指示管道“清管器”的位置，用于清除管道中的任何碎屑，以消除潜在的破坏性堵塞。

　　开关也被用于使用危险化学品的人员的去污淋浴中，并且再次需要证明在易燃液体存在时不会产生闪光。

　　并非所有需要开关的危险环境都如此明显。例如，谷物本身几乎没有或根本没有危害，但通过传送带将数千吨谷物运送到筒仓中会产生高度易燃的粉尘，最轻微的火花就能点燃。在木屑颗粒的生产过程中，当木材被研磨和压缩时，会产生类似的有害粉尘，因此必须保证任何电气控制系统不会产生可能产生点火场景的火花。锯末和水泥等介质也构成可燃威胁，尤其是在工业过程中提取粉尘时。

　　设计师面临的挑战是不同的环境有不同的危险名称，并且通常需要不同的机构批准。那么设计师通常会经历哪些批准呢？

　　全球标准

　　在为特定应用选择开关时，设计人员需要了解产品必须遵守的必要标准。详细说明过多的标准本身就是一篇文章，但总的来说，欧洲的主要标准是 ATEX。ATEX 实际上是 CE 指南中用于控制爆炸性环境以及其中使用的设备和保护系统的适用性的立法的常用名称。

　　国际电工委员会爆炸性环境用设备相关标准认证系统（IECEx 系统）试图创建一个所有产品都必须遵守的国际标准，尽管其范围仍然相对有限。其最终目的是消除对多项国家认证的需求，同时保持适当的安全水平。

　　北美（美国和加拿大）专门使用的设备的认证由 UL 和 CSA 认证机构负责，而在俄罗斯和前苏联国家，设备必须符合现已被 EAC 标准取代的 GOST 标准。

　　设计人员面临的挑战是了解每个标准的细微差别，虽然所有标准都旨在实现危险区域电气设备的安全规范、安装和操作，但它们在原理、分类和方法上略有不同。

　　那么有哪些类型的开关可用呢？在选择开关时，假设产品符合相关的当地标准，设计人员可能会寻找具有特定功能的设备。

　　例如，开关应该由无火花材料制成，这听起来很明显。金触点选项能够更好地控制低能量电气负载。具有全金属传动系统的开关即使在高温下也能提供更长的使用寿命和一致的操作特性，并且侧向旋转结构上的双轴承设计增加了对侧向负载的抵抗力并同样延长了产品寿命。

　　选择带有烧结青铜轴承的开关可以在腐蚀性环境中提供更大的抵抗力，并且开关包含坚固、耐腐蚀的头部和主体，采用 316L 不锈钢或磷酸盐处理并经过环氧树脂处理，还可确保更长的使用寿命。通过使用可选的氟硅密封件，可以延长工作温度（低至 -40 °C）。

　　无论您选择什么开关，无论环境如何，请选择您一生都可以信赖的制造商。因为在危险环境的世界中，这正是您可能正在做的事情。

　　审核编辑：郭婷