煤礦用隔爆型電氣設(shè)備外殼及部件設(shè)計(jì)

摘 要：礦用隔爆型電氣設(shè)備在煤礦井下危險(xiǎn)場(chǎng)所使用中能否確保防爆安全，不僅有賴于設(shè)計(jì)制造和檢驗(yàn)部門(mén)提供高防爆安全性的設(shè)備，更取決于設(shè)備用戶部門(mén)的安全使用。性能質(zhì)量再好的防爆電氣產(chǎn)品如果使用不當(dāng)，不僅不能起到防爆作用，甚至可能成為危及安全的罪魁禍?zhǔn)?。因此要求礦用電氣設(shè)備既要達(dá)到隔爆性能，同時(shí)滿足電氣性能。基于此，本文主要對(duì)煤礦用隔爆型電氣設(shè)備外殼及部件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：煤礦用；隔爆型電氣設(shè)備；外殼；部件設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD684 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0215-01

1 隔爆外殼設(shè)計(jì)原理

煤礦用電氣設(shè)備外殼的隔爆原理是：將電氣設(shè)備的帶電部件放在特制的外殼內(nèi)，該外殼具有將殼內(nèi)電氣部件產(chǎn)生的火花和電弧與殼外爆炸性混合物隔離開(kāi)的作用，并能承受進(jìn)入殼內(nèi)的爆炸性混合物被殼內(nèi)電氣設(shè)備的火花、電弧引爆時(shí)所產(chǎn)生的爆炸壓力，而外殼不被破壞；同時(shí)能防止殼內(nèi)爆炸生成物向殼外爆炸性混合物傳爆，不會(huì)引起殼外爆炸性混合物燃燒和爆炸。這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”。煤礦用電氣設(shè)備外殼具有良好的隔爆和耐爆性能，用于煤礦井下爆炸性氣體環(huán)境工作場(chǎng)所。隔爆型電氣設(shè)備的標(biāo)志為“d”。

按我國(guó)GB3836.1《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求》分類(lèi)規(guī)定，煤礦用電氣設(shè)備屬于Ⅰ類(lèi)。隔爆型電氣設(shè)備除電氣部分外，主要結(jié)構(gòu)包括隔爆外殼及一些附在殼上的零部件，如電纜（電線）引入裝置、接線盒、透明件、襯墊等。為了實(shí)現(xiàn)隔爆外殼耐爆和隔爆性能，對(duì)隔爆外殼的形狀、材質(zhì)、容積、結(jié)構(gòu)等均有特殊的要求。

2 防爆措施

2.1 隔爆外殼

煤礦用隔爆型電氣設(shè)備的隔爆外殼不但具有耐爆性還應(yīng)具有隔爆性。鑒于隔爆外殼耐爆性，須注意以下幾點(diǎn)：

（1）事實(shí)證明，在其他條件都一定的情況下，隔爆外殼的容積與外殼內(nèi)的爆炸壓力無(wú)關(guān)。所以設(shè)計(jì)制造隔爆外殼時(shí)在可以滿足設(shè)備技術(shù)要求的前提下，盡量減小隔爆外殼的體積，既保證了外殼的耐爆性又減小了體積、減輕了重量，更便于在煤礦井下特殊環(huán)境中使用。

（2）在相同容積、不同形狀的隔爆外殼中，球形外殼的爆炸壓力最大，而長(zhǎng)方體外殼爆炸壓力最小，因此隔爆外殼以采用長(zhǎng)方形外形為宜，這樣可以提高外殼的耐爆能力。

（3）當(dāng)外殼是由兩個(gè)或多個(gè)連通空腔組成，在外殼內(nèi)爆炸性混合物發(fā)生爆炸時(shí)將會(huì)產(chǎn)生壓力重疊，隔爆外殼的耐爆性受到威脅。為此在設(shè)計(jì)制造隔爆外殼時(shí)應(yīng)盡量避免采用多空腔結(jié)構(gòu)或盡可能使外殼內(nèi)部的形狀能消除壓力重疊現(xiàn)象。如增大兩空腔容積比、增大連通孔斷面積等。如果不可能避免壓力重疊現(xiàn)象，則應(yīng)提高外殼的機(jī)械強(qiáng)度。

（4）煤礦用隔爆型電氣設(shè)備隔爆外殼材質(zhì)亦有特殊要求。

鑒于外殼隔爆性可通過(guò)隔爆接合面實(shí)現(xiàn)。隔爆接合面形式分非螺紋接合面及螺紋接合面兩種，它們均須采取一些特殊有效的措施。對(duì)于非螺紋隔爆接合面，通常是采用法蘭連接隔爆保護(hù)方式。其中隔爆接合面寬度L、隔爆接合面有效寬度l、隔爆接合面間隙i、隔爆接合面的粗糙度Ra是隔爆外殼能否隔爆的關(guān)鍵要素。

對(duì)于螺紋接合面來(lái)說(shuō)，螺紋的最少嚙合扣數(shù)、最小擰入深度，須符合表1的規(guī)定，同時(shí)螺紋結(jié)構(gòu)須有防止自行松脫的措施。

2.2 緊固件

當(dāng)采用可拆卸螺釘或螺栓作為隔爆外殼緊固件時(shí)，須符合以下6點(diǎn)要求：

（1）螺栓和不透螺孔緊固后，須留有大于2倍防松彈簧墊圈厚度的螺紋余量。

（2）外殼上的不透螺孔，其周?chē)暗撞康暮穸软毑恍∮诼菟ㄖ睆降?/3，但至少為3mm。

（3）緊固螺栓擰入法蘭的深度（螺紋的長(zhǎng)度）應(yīng)大于緊固螺栓的螺紋外直徑。

（4）螺紋公差配合應(yīng)按照GB/T9145的6g/6H級(jí)。

（5）應(yīng)采取防止緊固件因振動(dòng)而自行松脫的措施。

（6）螺栓和螺母不允許使用塑料或輕合金材料。

2.3 引入裝置及引入方式

引入裝置即我們常說(shuō)的喇叭嘴，型號(hào)規(guī)格可參考標(biāo)準(zhǔn)JB4262-1992防爆電器用橡套電纜引入裝置。隔爆型電氣設(shè)備的電纜和導(dǎo)線的引入方式包括直接引入和間接引入兩種。直接引入即用直接引入主外殼內(nèi)的連接方式。間接引人即用接線盒或插接裝置連接的方式。對(duì)于符合下述條件的電氣設(shè)備可采用直接引入方式；其它須采用間接引入方式。

（1）正常運(yùn)行時(shí)設(shè)備不產(chǎn)生火花、電弧和危險(xiǎn)溫度；

（2）功率不大于250W，電流不大于5A。接線盒是電氣設(shè)備間接引入的中間環(huán)節(jié)。其可采用隔爆型、增安型或其他防爆型式，常采用隔爆型。無(wú)論何種型式的接線盒，都應(yīng)符合通用要求中對(duì)接線盒的有關(guān)要求。接線盒的空腔與主腔之間要采用隔爆或膠封結(jié)構(gòu)，接線盒內(nèi)的電氣間隙和爬電距離應(yīng)符合規(guī)定的數(shù)值。

2.4 透明件

透明件主要是觀察窗和燈具的透明罩，它們是隔爆外殼的一部分。透明件一般采用玻璃和鋼化玻璃（如鈉鈣鋼化玻璃）制成。燈具透明件與外殼之間可以直接膠封。觀察窗透明件可采用密封結(jié)構(gòu)，此時(shí)密封墊既有密封作用又有隔爆作用，因此須符合以下五點(diǎn)要求：

（1）密封墊厚度不小于2mm。

（2）接合面寬度：當(dāng)外殼容積不大于100cm3時(shí)，不小于6.0mm，當(dāng)外殼容積大于100cm3，時(shí)，不小于9.5mm。

（3）密封墊必須采用具有一定強(qiáng)度的金屬（如紫銅）或金屬包覆的不燃性材料制成。

（4）襯墊安裝后要保證不脫落，并在外殼產(chǎn)生爆炸壓力時(shí)也不會(huì)被擠出外殼。

（5）緊固透明件的壓板應(yīng)設(shè)在主腔內(nèi)，防止隨意拆卸而失爆。隔爆外殼需要安裝密封墊的地方亦可參考以上要求。

2.5 通氣與排液裝置

通氣與排液裝置也是隔爆外殼的一部分。通氣排液裝置是隔爆外殼內(nèi)的電氣設(shè)備或元件在正常運(yùn)行或停機(jī)泄壓時(shí)向殼外環(huán)境通氣或排液的重要裝置。通氣、排液裝置要與外殼可靠連接，并要保證良好的隔爆和耐爆性能。由于煤礦井下空氣中粉塵多，濕度大、含有腐蝕性氣體，因此通氣、排液裝置要用防腐蝕金屬材料制成，并要有防塵措施，以防止通氣孔或排液孔被堵塞，失去通氣和排液功能。

2.6 接 地

一般電氣設(shè)備均須設(shè)內(nèi)、外接地螺栓并注明紅色接地標(biāo)志“”。當(dāng)采用直接引入方式時(shí)，內(nèi)接地螺栓則放在主腔內(nèi)部；當(dāng)采用間接引入方式時(shí)，內(nèi)接地螺栓則放在接線空腔內(nèi)部。

參考文獻(xiàn)

[1]吳九輔.安全防爆[M].北京：石油工業(yè)出版社，2011.

[2]李曉寧.淺談隔爆型電氣設(shè)備的修理和改造[J].電氣防爆，2001（4）：41～44.

收稿日期：2018-11-14