一、先把结论放前面:本体没变,变的是电气这头
经常有客户拿着普通型磁致伸缩位移传感器的照片来问:这个换成防爆的,长什么样?先说结论:从外面看,几乎一模一样——测杆还是那根波导丝测杆,磁环还是那个磁环,电子舱还是那个电子舱。本安型跟普通型的差别,基本都藏在电气参数和回路里。
所以「换型」这件事,不是把旧表拆下来、装一台新的上去就完了。机械安装环节确实照旧,但电气侧有四道关要一道一道过:防爆标志对不对得上现场区域、回路里要不要加安全栅、输出制式要不要重选、电缆长度还够不够。这四关任何一关卡住,装上去也用不起来。
为什么要把这四关单独立出来讲?因为换型的事故很少出在传感器本身,几乎全出在「以为换个型号就行」的假设上。标志不对区域、柜子里塞不下栅、采集卡收不了 4-20mA、电缆一敷超了参数——四个坑埋在四个不同的专业里:安全、电气、自控、施工,任何一个人只站在自己的角度都觉得没问题。下面一道一道说。
先把换型的典型场景摆出来,对号入座:一是老装置扩容,原来那批普通型装在安全区,新加的测点落进了防爆区;二是工艺改造,介质换了、区域等级升了,原有测点跟着升级;三是全厂仪表统一,把零散的隔爆方案收成本安方案,方便统一检修。三个场景对应的工作量差别很大,第一三种基本是「按新测点选型」,第二种要连回路一起动,四道关都要重新过。

图注:测杆式磁致伸缩位移传感器白底实拍——本安型与普通型的机械本体是同一套结构,差异都在电气侧。
二、第一关:防爆标志要对上现场区域
本安型磁致伸缩的铭牌上会有一串完整的型式标志,比如 Ex ia IIC T6 Ga。这一串要跟现场区域逐位对上:ia 表示本安 ia 级,正常工作加两级故障都不引燃,0 区也能装;IIC 是气体分组,氢气、乙炔这类最难对付的气体就在这一组;T6 是表面温度不超过 85℃,夏天车间 45℃ 时余量还剩 40℃;Ga 对应气体环境的 0 区和 1 区设备保护级别。
普通型没有这串标志,就只能进安全区。所以第一关其实是先回答一个问题:这台传感器装的位置,到底是几区?很多车间自己都说不清哪个罐区是 1 区、哪条线是 2 区,这个账要跟安全部门对清楚再选型。标志对区域的判定方法,之前写过一篇选型四步,这里不展开。
还有两个容易看漏的位。一个是 ia 和 ib 的区别:ib 只允许两级故障里的一级,只能进 1 区,进不了 0 区,价格便宜一截,选型时看清楚,别只看「本安」两个字就下单。另一个是粉尘场合:气体标志和粉尘标志是两串独立的数,粉尘车间的设备标志里会出现 Db 这类后缀,对应的是粉尘外壳保护,跟气体这一串互不替代。两个区域都沾边的场合,两串标志都要核。
三、第二关:回路里多了一个安全栅
普通型的接法很简单:24V 电源直接进端子盒,信号出来进采集卡。本安型多了一个角色——安全栅。危险区侧的传感器要经过栅才能接到安全区的电源和采集卡上,栅的作用是把往危险区送的电压、电流、功率都压在点火曲线以下。

图注:油缸内置式磁致伸缩位移传感器——这类装在液压缸里的应用,一旦设备处于爆炸性气体区域,回路就要按本安参数配置。
加栅之后,选型时多了一组要看的数据:传感器的 Ui、Ii、Pi、Ci、Li,要跟栅的 Uo、Io、Po、Co、Lo 逐项对账,再算上电缆的分布电容电感,才能定下允许的电缆长度。这套对账的做法和容易翻车的地方,单独写了一篇,文末相关阅读里有链接。
换型前还有一件实际的事:看看配电柜里有没有栅的安装位置、有没有本安端子排的隔离空间。规范做法是本安回路和非本安回路的端子要分开、标注清楚,很多柜子改造时才发现根本挤不出这一排位置,只能加柜或者换柜。没有的话要先补柜子,这不是传感器的问题,是回路的问题,但卡住的是整个工期。
四、第三关:输出制式要重选
普通型磁致伸缩的输出可选面很宽,0-10V、0-5V、SSI、CANopen、4-20mA 都有。到了本安型,可选面明显收窄,绝大多数场合走两线制 4-20mA——两根芯线同时完成供电和传信号,栅好选、电缆省芯、Ci 和 Li 也容易算清楚。0-10V 这类电压输出在本安回路里很少见,SSI 本安型有但可选规格窄,定制周期也长。
| 输出制式 | 普通型 | 本安型 |
|---|---|---|
| 两线制 4-20mA | 可选 | 主流,首选 |
| 0-10V / 0-5V | 常用 | 很少用 |
| SSI | 常用 | 可选规格窄 |
| CANopen / 总线型 | 常用 | 基本不走本安 |
为什么本安回路偏爱两线制 4-20mA?因为它的回路最简单:栅只管一条电流通路,恒流信号对电缆电容不敏感,4mA 起步的活零点还能顺带判断断线——信号掉到 0mA,采集卡一眼就知道是断线而不是零位。三根四根芯的制式每多一根线,分布参数的账就多一份,栅的通道数、端子、隔离全部跟着膨胀。
这意味着一件容易被忽略的事:原来采集卡收的是 0-10V,换成本安型后收的是 4-20mA,采集端的量程组态、量程换算、报警阈值全部要跟着改。换型清单里要把「采集侧改动」单独列一行,不然装完发现上位机读数不对,又会回头怀疑传感器。
五、第四关:机械件照旧,电缆长度收紧
好消息是机械安装环节基本不用动。磁环和活动部件的配合间隙、导轨型还是悬浮型的磁环座、非导磁垫片这些,本安型和普通型执行同一套标准。下面这张配件尺寸表里给的两个关键数——磁块距工作面 0.1~4mm、侧面错位 ±8mm——换型前后是同一个表,照着装就行。

图注:磁环座配件尺寸与间隙参数表——本安型与普通型共用同一套机械安装标准,换型后照旧装配。
收紧的是电缆。普通型拉三五百米没什么讲究,本安型受栅的 Co 减去传感器 Ci 之后那点余量的约束,两三百米就要停下来算账,具体算法在参数核对那篇里有完整例子:Co=0.083µF、Ci=0.02µF、电缆 200pF/m,算下来理论 315 米、工程上控制两百米上下。原来敷了一根四百米电缆的场合,换本安型之前先量距离——超了就换低电容电缆,或者把栅挪近,别等装完再想办法。
敷设上还有一条本安特有的规矩:本安电缆和非本安电缆要分开敷设或者可靠隔离,不能捆在同一束里。长距离并行敷设时,非本安电缆上的干扰会感应进本安回路,而且本安电缆一般用蓝色标识,桥架里一眼要能分出来。这些在改造项目里经常被当成「注意一下就行」的软要求,真到信号抖的时候排查起来比重敷还费劲。
六、哪些场合值得换,哪些没必要
值得换的:0 区、1 区的罐区和反应釜,加氢、溶剂、喷涂这些气体分组靠 IIC 靠的装置区,粉尘和气体混杂的车间。这些场合本安型几乎是默认答案——开盖检修不用停产办手续,这一点对连续生产的装置价值很大。一年停一次车的装置感受不明显,一年不敢停的装置,本安省下来的停产损失远超栅和电缆的差价。
没必要硬换的:单纯的 2 区且通风良好、已经按隔爆型式把方案定型、或者干脆在安全区的设备。本安型的栅、本安电缆、本安端子排都是成本,安全区装本安型纯属多花钱。真拿不定主意的,把本安和隔爆两条路线摆在一起比一遍,之前那篇对比文末有链接。
还有一类中间态:老装置改造,原回路按隔爆设计、电缆和桥架都是现成的。这时不必非本安不可,隔爆型沿用原来的安装方式往往更省;反过来,新上项目从图纸阶段就把本安回路规划进去,栅位、端子排、电缆规格一步到位,综合成本反而是最低的。选型是工程问题,不是 preference 问题,两条路线都能走,看哪条跟现状咬合得更顺。
气体粉尘混合的装置要单独说。同一个车间里既有气体释放源又有粉尘扬起点,两套区域判定要做两遍,传感器要同时满足两串标志——气体那串管气体区,粉尘那串管粉尘区,缺哪串补哪串。这类项目的区域划分图最好让安全部门画死在图纸上,别靠现场口头约定,因为扬尘工况是会随季节和产量变的。
七、换型时最容易踩的三个坑
第一个坑:拿普通型手册上的供电参数去配栅。普通型电子舱的供电范围和本安型的 Ui 是两套数,混着抄会把栅选错,装上去要么打不起来要么余量不足。选型单上要把普通型和本安型的型号分开填,参数各抄各的页。
第二个坑:调试时被 4mA 吓一跳。本安型两线制的静态零位就是 4mA,拿万用表量到 4mA 以为没输出,其实是正常的。第一次做本安回路的调试人员几乎都会在这儿停一下,白白拆装一轮。调试前把量程对应的电流区间写在调试记录首页:零位 4mA、满量程 20mA、断线 0mA。
第三个坑:屏蔽层接地位置不对。本安电缆的屏蔽层泄放路径要按规矩接,接错了轻则信号抖,重则把栅的泄放通道短路掉。接地这件事坑多、判据细,之前专门写过一篇粉尘车间的接线,照着核一遍最稳。
补一个安装环节的小账:行程和盲区要复核。换型后型号变了,测杆长度、盲区尺寸、磁环起始位置未必跟旧表完全一样,装之前把「量程+盲区」和现场实际行程对一遍,别等装完发现磁环走不到头,或者行程没走完信号已经到顶。机械件通用不等于每个尺寸都通用,安装图上那几个毫米的差,就是现场半天的返工。
八、一张对照表收尾
最后把普通型和本安型的差异压成一张表,换型评审时照着逐行核:
| 项目 | 普通型 | 本安型 |
|---|---|---|
| 机械本体 | 测杆、磁环、电子舱 | 同一套结构 |
| 型式标志 | 无 | 如 Ex ia IIC T6 Ga,逐位对区域 |
| 供电回路 | 24V 直进 | 经安全栅,逐项对账 |
| 输出制式 | 0-10V / SSI / 4-20mA 均可 | 以两线制 4-20mA 为主 |
| 电缆长度 | 几百米不设限 | Co−Ci 余量算出上限 |
| 敷设要求 | 常规 | 与非本安电缆分开敷设 |
| 安装配件 | 磁环座、垫片 | 与普通型通用 |
| 检修 | 按普通设备 | 带电开盖不引燃,停机手续少 |
九、常见问题
问:本安型磁致伸缩的量程能做多长?
常见的规格到两米上下,更长的行程本安参数不好做,一般建议改用拉绳或者其他结构。选型时量程和本安参数要一起问,只报行程不报区域,报回来的价没意义,两边的数凑齐才能定结构。
问:本安型能不能进 0 区?
ia 级可以,标志里的 Ga 就是对应 0 区和 1 区的设备保护级别。ib 级只到 1 区,选型时看清楚 ia 还是 ib,别只看「本安」两个字。
问:换型后原来的电缆能接着用吗?
先查两件事:电缆是不是本安回路的屏蔽电缆,分布参数算出来的允许长度够不够。两条都过就能用,差一条就换,电缆这笔钱省不得。
问:换成本安型后,响应速度和精度会变差吗?
不会。波导丝的测量原理没变,精度和响应由电子舱决定,本安型和普通型同级规格是一致的。变慢的错觉多半来自采集侧组态没改对,回头查量程换算。
问:本安型的防护等级和普通型一样吗?
外壳防护这块两边是一致的,IP 等级看的是壳体本身,跟本安与否无关。但要注意 IP 管的是水和粉尘,不管气体——别拿 IP67 当成防爆能力的替代指标,选型时两套数各看各的。
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选型、安装调试、输出通信、故障排查、防爆认证这几类现场问题,站里另有一页 位移传感器常见问题解答,按主题分开整理,遇到拿不准的可以对着翻。

