煤礦井下電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)研究

張　震，趙紹亭，婁新民

（山東唐口煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧　272000）

煤礦井下電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)研究

張震，趙紹亭，婁新民

（山東唐口煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧272000）

當(dāng)前煤炭開采技術(shù)，對煤炭電氣設(shè)備的安全性能提出更高要求。文章依據(jù)現(xiàn)階段應(yīng)用電氣設(shè)備的實(shí)際情況，研究其防爆安全性能和電氣設(shè)備防爆殼體，分析了煤礦井下電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)，以便能夠提高設(shè)備安全性。

煤礦井下；電氣設(shè)備；防爆殼體；結(jié)構(gòu)

煤礦井下電氣設(shè)備安全性是保障安全正常生產(chǎn)的前提，管理煤礦井下的關(guān)鍵就是電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)。大部分煤礦井下爆炸都是因?yàn)樵O(shè)備失爆產(chǎn)生電火花引起瓦斯爆炸，危害人們、國家以及資源等安全。

1　電氣設(shè)的防爆途徑

（1）采用隔爆外殼。隔爆外殼實(shí)際上就是在防爆外殼中安裝電氣元器件，促使內(nèi)部出現(xiàn)爆炸，防爆外殼基本上都是適合應(yīng)用在井下電動機(jī)、高低壓開關(guān)中。

（2）增安。增安實(shí)際上就是使用合理方式保護(hù)電氣設(shè)備，依據(jù)特定需求來避免出現(xiàn)電弧、電火花等問題，例如，利用限制表面升溫、規(guī)定最小電氣間隙、增加絕緣強(qiáng)度等方式會阻止出現(xiàn)上述問題，這種方式適合使用在煤礦井下照明燈、變壓器以及電動機(jī)中。

（3）保證安全電路。保證電路主要就是說外漏的電路火花不用會引起煤塵和瓦斯爆炸，主要就是因?yàn)檫@種電路具備比較小的電流參數(shù)以及電路電壓。適合應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)、測量儀表系統(tǒng)以及通訊信號中。

（4）超前切斷電源。依據(jù)從煤塵、瓦斯開始接觸火源一直到發(fā)生爆炸的延時特性，正常故障的電氣設(shè)備在電火花或者熱源沒有導(dǎo)致故障之前就應(yīng)該切斷電源。

2　隔爆型煤礦電氣設(shè)備的防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

（1）設(shè)計防爆殼體的要求。設(shè)計電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)的時候需要滿足以下需求。第一，盡可能降低設(shè)計防爆殼體結(jié)構(gòu)的體積，最大化空間利用率。第二，切實(shí)解決備散熱和密封性等問題。第三，緊湊設(shè)置內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)布局，并且切實(shí)符合設(shè)計需求。

（2）防爆電氣設(shè)備爆炸壓力。在煤塵、瓦斯等環(huán)境中運(yùn)行煤礦井下電氣設(shè)備，需要具備耐爆性和隔爆性。防爆電氣設(shè)備爆炸壓力實(shí)際上就是瓦斯形成氣體的瞬間壓力。瓦斯爆炸的時候會形成瞬間壓力，瓦斯爆炸以后會促使內(nèi)部出現(xiàn)很高溫度。在壓力和正常溫度影響下的密閉絕熱容器內(nèi)，能夠出現(xiàn)2150～2650℃的溫度。在固定容積基礎(chǔ)下依據(jù)波義耳——馬略特定律來分析壓力和溫度的關(guān)系：

其中爆炸后壓力是p，爆炸前壓力p0是1×105Pa，爆炸后絕對溫度T是t+273，爆炸前絕對溫度T0是t0+273，爆炸后溫度t是2100～2200，爆炸前的溫度t0是15～17。

簡化上述公式可以發(fā)現(xiàn)p=p0［273+2100～2200/273+ 15～17］=（8.3～8.5）×105Pa，從而可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備容積不會影響壓力，在不同容積中進(jìn)行外殼實(shí)驗(yàn)，具備不到104Pa的壓力差，如果存在低于0.5L容積的時候，隨著不斷降低容積，會降低爆炸壓力，降低到0.01L的時候，具備4×105Pa的壓力。如果具備一定體積設(shè)備的時候，不同形式外殼具備不同的散熱面積，會不同程度影響壓力。

（3）設(shè)計防爆殼體。依據(jù)實(shí)際情況，在具備一定體積的時候，長方形外殼具備最小爆炸壓力，最大散熱面積，基于此可以發(fā)現(xiàn)適合應(yīng)用在防爆設(shè)備中的就是長方體外殼。一般情況下長方體外殼主要依據(jù)鋼板進(jìn)行

焊接形成六面體，因?yàn)榇嬖诒容^高成本、比較大厚度殼體，適合利用加強(qiáng)肋形式來降低成本和厚度。爆炸氣體沖擊殼體的時候，一般會形成一定爆炸壓力，主要就是剛度、強(qiáng)度等斷裂或者變形?；旧隙际抢描T鋼或者普通碳鋼制造防爆殼體。每塊壁板上豎向以及橫向加強(qiáng)肋被合理分成眾多板壁，建立平面板架，平面上均勻分布荷載，依據(jù)實(shí)際情況計算兩邊量荷載，然后計算梁的安全系數(shù)。在具備一定強(qiáng)度壁板加強(qiáng)肋的時候，可以利用壁板加強(qiáng)肋網(wǎng)絡(luò)合理區(qū)分壁板，校對實(shí)際強(qiáng)度。

3　結(jié)語

綜上，文章主要分析了煤礦井下電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步提高煤礦開采效率提供依據(jù)和保障。

［1］李堂輝，崔鵬飛.煤礦井下電氣設(shè)備防爆殼體結(jié)構(gòu)研究［J］.煤礦機(jī)械，2015，36（5）：181-183.

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［3］焦鋒，呂鯤，趙波，等.礦用可移動救生艙防護(hù)系統(tǒng)及其防爆性能分析［J］.河南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，34（3）：374-378.

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Research on Structure of Explosion Proof shell of coal mine Underground Electrical Equipment

ZHANG Zhen，ZHAO Shao-ting，LOU Xin-min

（Angkou Coal CO.LTD.，Jining，Shandong 272000，China）

The current coal mining technology puts forward higher requirements to safety of coal electrical equipment.In this paper，based on the present application of electrical equipment，the explosion-proof safety performance is studied，the explosion-proof enclosure structure of the electrical equipment used in coal mine is analyzed，so as to improve the safety of the equipment.

coal mine underground；electrical equipment；explosion proof shell；structure

TD684

A

2095-980X（2016）04-0073-01

2016-03-25

張震（1979-），男，內(nèi)蒙古五原人，工程師，主要從事礦井機(jī)電業(yè)務(wù)工作。