礦用隔爆型電氣設備的隔爆性和耐爆性

摘?要：礦用隔爆型電氣設備主要應用于煤礦作業(yè)的特殊環(huán)境，其外殼必須具備隔爆性和耐爆性的特點，對于這類設備的失爆防治在礦井防爆檢查工作中非常重要。本文基于隔爆型電氣設備的隔爆原理，對礦用隔爆型電氣設備外殼隔爆、耐爆性能的實現(xiàn)進行了分析和探討，希望對礦用隔爆型電氣設備的設計及應用有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦作業(yè);隔爆型電氣設備;隔爆性;耐爆性

受煤礦作業(yè)特殊環(huán)境的制約，對礦用電氣設備的要求都比較高，由于在礦井氣體中含有大量的瓦斯，一旦遇到電火花就可能引發(fā)瓦斯爆炸，再有就是采掘過程中產(chǎn)生的煤塵，遇到高于700℃以上的熱源時也會發(fā)生爆炸，井下作業(yè)危險性較高，伴隨著現(xiàn)代化礦井系統(tǒng)的建立，大量電氣設備廣泛應用于井下作業(yè)，礦用電氣設備應達到能夠在井下便于移動、安裝簡單且具備隔爆性和耐爆性的要求。

1.礦用隔爆型電氣設備的隔爆原理

在煤礦井下存在瓦斯、煤塵等爆炸危險的特殊環(huán)境下，電氣設備應具備隔爆性和耐爆性的特點，隔爆型電氣設備的隔爆外殼采用的是間隙隔爆機理，即內(nèi)部爆炸火焰在通過接合間隙向外傳播時，外殼會起到吸熱滅火以及冷卻的作用，降低溫度使火焰熄滅，從而有效避免傳爆，同時外殼還要具備一定的強度，殼內(nèi)爆炸產(chǎn)生的高溫和壓力不至于對外殼造成損傷或變形，大量實踐證實，外殼間隙能夠起到良好的隔爆作用[1]。

以礦用隔爆型LED巷道燈為例，該設備是按照國際《GB3836.1.1.3-2010爆炸性環(huán)境電氣設備》中相關(guān)要求設計制造，隔爆外殼采用的是間隙隔爆機理，具備免維護、低能耗、抗震動、耐高溫、防爆等特點，是目前應用最為廣泛的礦用防爆燈具，適用于煤礦井下有瓦斯、煤塵、潮濕等危險環(huán)境中。隔爆型電氣設備的隔爆外殼對形狀、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等都有特殊的要求，決定其性能的參數(shù)主要有隔爆接合面的有效長度、加工粗糙度以及接合面之間間隙的大小，為保證外殼的耐爆性能加強筋的增設尤為關(guān)鍵[2]。

2.礦用隔爆型電氣設備外殼隔爆、耐爆性能的實現(xiàn)

礦用隔爆型電氣設備外殼主要由接線腔、主腔和托翹構(gòu)成，三部分在獨立的同時有存在關(guān)聯(lián)，其目的在于能夠在煤礦井下特殊環(huán)境下保證設備運行的安全和可靠，且便于使用。

2.1隔爆接合面的結(jié)構(gòu)、長度、粗糙度及間隙

2.1.1隔爆接合面的結(jié)構(gòu)

隔爆接合面的結(jié)構(gòu)類型主要有以下幾種：其一，平面式，隔爆接合面為平面，采用螺絲或其他方法固定外殼的隔爆接合面，例如在礦用隔爆型真空電磁啟動器的上接線腔，采用緊固螺釘對其接合面進行緊固;其二，圓筒式，隔爆接合面為圓筒形，有固定不動（如電機端蓋）和相對轉(zhuǎn)動（電機軸）兩種形式，選用圓筒式接合面的電氣設備較多，如礦用隔爆型真空電磁起動器門蓋上的按鈕操縱桿與軸套的接合面、隔離開關(guān)操作手把的隔壁與操縱桿的接合面等;其三，螺紋式，為增加設備隔爆接合面長度，通常會采用螺紋式結(jié)構(gòu)，如礦用隔爆型真空電磁起動器的接線腔[3]。

2.1.2隔爆接合面的長度

隔爆接合面的長度指的是火焰通路長度，即從隔爆外殼內(nèi)部通過接合面到外殼的最短通路長度，強調(diào)的是有效長度而非結(jié)構(gòu)長度，隔爆接合面越長，傳爆可能性則越小，這一長度取決于隔爆外殼容積。在設計時應注意選擇止口式隔爆接合面的長度計算方式，主要遵循“最短通路”計算原則。

2.1.3隔爆接合面的粗糙度及間隙

隔爆接合面的粗糙度主要根據(jù)接合面結(jié)構(gòu)來確定，是影響隔爆間隙的最大值，國際《GB3836.1.1.3-2010爆炸性環(huán)境電氣設備》中要求隔爆接合面的粗糙度要低于6.3微米，操縱桿要控制在3.2微米以下。隔爆接合面的間隙指的是接合面相對表面間的距離，其大小直接決定著到隔爆外殼的隔爆性能，在實踐中，接合面的間隙越大，爆炸產(chǎn)生物通過間隙的能量就越多，其隔爆性就越差，傳爆性則越強，反之，其隔爆性就越號，傳爆性則越弱，通常情況下，平面式隔爆接合面、圓筒式隔爆接合面和止口結(jié)合面最大間隙和最小有效長度因隔爆外殼的容積不同而不同，最大間隙為0.5毫米，最小有效長度為6毫米;其中，快開門隔爆接合面的最小有效長度一般不低于25毫米。單純從隔爆角度講，間隙越小礦用隔爆型電氣設備的隔爆性和耐爆性就越好，也就越安全。

2.2隔爆接合面之間的緊固及防銹和警告標志設置

2.2.1隔爆接合面之間的緊固

隔爆外殼通常要由兩個以上零件構(gòu)成才稱得上完整，零件間的相對面就是隔爆接合面，要想確保礦用隔爆型電氣設備的隔爆參數(shù)能夠達到規(guī)定要求，隔爆接合面之間的連接和緊固尤為重要，必須符合以下幾點要求：螺絲不應采用塑料以及一些輕合金材料制品;對于隔爆外殼螺栓以及不透螺孔的緊固，不帶墊圈完全擰入盲孔底部至少保留一整扣螺紋的裕量;保證外蓋與殼體接合處尺寸的一致;禁止在塑料外殼上直接攻螺孔。

2.2.2隔爆接合面的防銹和警告標志設置

隔爆接合面發(fā)生銹蝕會降低礦用隔爆型電氣設備的隔爆性能，應做好防銹措施，主要方法有磷化、電鍍和涂防銹油，禁止涂油漆。對于在運行中易產(chǎn)生火化和電弧的隔爆型電氣設備，還應備有連鎖裝置，也可以考慮設置警告牌，即要做到“先斷電源后開蓋”的要求。

3.結(jié)論

綜上所述，隔爆型電氣設備主要應用于煤礦井下有爆炸危險的場所，由于其使用環(huán)境的特殊性和復雜性，不僅要求其外殼具備隔爆性和耐爆性的特點，還要有一定的機械強度。與此同時，還要做好礦用隔爆型電氣設備的失爆防治工作，更好地發(fā)揮其隔爆性能。

參考文獻：

[1]孫繼平.《煤礦安全規(guī)程》電氣部分修訂意見[J].工礦自動化，2014，12（4）：3-5.

[2]張剛平.礦用電氣設備隔爆外殼設計制造工藝的研究[J].煤礦機械，2009，13（4）：107-109.

[3]孫繼平.煤礦電氣安全關(guān)鍵技術(shù)研究[J].工礦自動化，2011，10（1）：2-4.

作者簡介：黃小明（1982.9-），男，漢，江西省新干縣人，現(xiàn)供職于天地（常州）自動化股份有限公司，碩士學位，研究方向：礦用隔爆設計。