冷凍冷藏大機組電控箱防護等級設(shè)計

馬寧芳 苗志強

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

前言

冷凍冷藏大型機組一般室內(nèi)安裝，電控柜的防護等級一般在IP32即可滿足機組的使用要求，但是一些地鐵項目及特殊環(huán)境下使用的機組對電控箱的防護等級提出了更高的要求，例如要求防塵防濺水，防護等級至少達到IP54，因此電控柜在設(shè)計的各個方面都要進行特殊處理，提升電控箱的防護等級。

1 設(shè)計要求

不同電氣設(shè)備的外殼為其安全使用提供了不同的防護等級[1]，電控箱的防護等級設(shè)計主要從防異物、防水兩個方面著手，按照表1要求， IP 54的防護等級需要防塵，防止濺水等級。

2 設(shè)計思路

2.1 電控柜組成

冷凍冷藏大型機組結(jié)構(gòu)分為箱體組件、箱門部件、進線板組件、限位裝置、門鉸鏈、電器元件安裝板、電氣元件等組成。電控箱箱體統(tǒng)一采用金屬板材折彎后焊接而成，按電控箱長度不同，分為兩門、三門、四門、五門結(jié)構(gòu)，箱門部件通過鉸鏈安裝于箱體上?；窘Y(jié)構(gòu)如下圖1。

表1 防護等級標準要求[2]

2.2 提升防護等級設(shè)計要點

電控箱的防護等級要達到IP 54要求，需要從防異物、防水兩個方面進行考慮，具體到電控箱的設(shè)計方面需要注意以下幾點：

1）電控箱箱體要采用滿焊處理，保證電控箱箱體組件自身的密封性；

2）保證電控箱箱門部件與箱體之間的密封，設(shè)計關(guān)鍵點有如下幾點：

①密封材料的選取很重要，要滿足以下要求：材料本身的強度高、在壓力下不易損壞、材料壓縮發(fā)生彈性變形后恢復性好 、耐候性好、用于室外密封場合等要求。例如常用的閉孔氯丁發(fā)泡橡膠可滿足以上要求，常用于室外的密封場合。

②密封面設(shè)計，選取了密封材料后就要考慮密封面設(shè)計，以閉口發(fā)泡橡膠為例，因為閉孔發(fā)泡橡膠質(zhì)地相對較硬，要保證密封防水，必須保證整個箱門每個邊都壓緊橡膠引起合適深度的變形，因此選擇線密封或者細長平面密封是保證密封有效的合理。

③密封壓入深度選擇，壓入深度與門鎖、門鉸鏈及箱體的折彎高度確定，當選定了一款門鉸鏈后，保證門板與箱體水平的條件下，通過調(diào)整箱體側(cè)面的折彎高度來控制密封材料的壓入深度。具體壓入深度豎直后面門鎖部分有詳細說明。

3）客戶進線口的密封

客戶進線口的密封是比較難保證的，需要對外部施工進行規(guī)范，嚴格要求客戶進線連接方式按照安裝手冊進行施工。一般設(shè)計方案是要求采用旋轉(zhuǎn)鎖緊接頭密封在封板上，封板與箱體之間采用密封墊進行有效密封。旋轉(zhuǎn)鎖緊接頭的防護等級為IP 66，滿足IP 54的密封要求。

4）機組進電控箱的相關(guān)線路密封

整機壓縮機動力線與弱電線進電控箱一般都是通過波紋管及卡套接頭連接后進電控箱，卡套接頭的密封等級為IP 66。所以此部分的密封設(shè)計也滿足要求。

5）電控箱箱門上安裝的相關(guān)電氣元件的密封

圖1 電控箱基本結(jié)構(gòu)

圖2 致密型與疏松型發(fā)泡橡膠結(jié)構(gòu)對比圖

圖3 密封壓入深度示意圖

箱體上的設(shè)計有交流電壓表、中央操作屏、信號燈等，本身元器件的防護等級是決定電控箱防護等級的重要元素之一，在進行元器件選擇時必須保證元器件本身的防護等級高于或者等于電控柜的設(shè)計防護等級，另外元器件一般自帶密封墊，所以安裝方面密封是可以保證的，如果元器件沒有不帶密封，設(shè)計必須進行考慮。

6）門鎖的密封

門鎖是決定電控箱密封的重要元器件之一，尤其控制電控箱門板是否與箱體面平行度相關(guān)。平行度又決定了箱體的密封性能、關(guān)門難度等。密封性能與關(guān)門難度及壓入深度存在以下關(guān)系如圖5，我們可以看到在壓入深度在3 mm以上時，已經(jīng)完全密封，此時的難度系數(shù)算是平緩，如果再繼續(xù)增加壓入深度，關(guān)門難度將直線上升。

因此門鎖的選擇極為重要，止口深度與壓入深度匹配，同時又能很好的控制關(guān)門的難度。其中能夠升降的門鎖是能夠很好解決關(guān)門困難的難題。

門鎖安裝面也要有效密封，如果門鎖沒有自帶密封墊，需要設(shè)計一款密封蓋，既能保證安裝面的密封，又能防護鎖芯，其中門鎖密封蓋的選擇需要滿足耐候、邵氏硬度在70以上。

3 實驗驗證

通過優(yōu)化設(shè)計，采用升降門鎖，控制箱門與箱體的平行度，同時設(shè)計密封材料壓入深度3 mm時，生產(chǎn)一款電控箱，按照相關(guān)規(guī)定的實驗條件及方法[2]，進行防護等級實驗驗證。

第一位特征數(shù)字驗證關(guān)于防止接近危險部件的實驗條件：直徑1.0 mm的試驗金屬線不得進入外殼，并與帶電部門保持足夠的間隙。

由于本論文討論的機組使用電壓時380 V，屬于低壓設(shè)備（額定電壓：交流不超過1 kV，直流不超過1.5 kV），同時本次試制的電控箱屬于全封閉狀態(tài)，無法從任何地方深入金屬絲，所以關(guān)于防止接近危險部件的試驗合格。

第一位特征數(shù)字驗證關(guān)于防塵的實驗條件：試驗在防塵箱中進行，經(jīng)試驗驗證，灰塵沉積量和沉積地點，不影響設(shè)備正常操作及安裝使用。

圖4 進線口設(shè)計方案示意圖

圖5 密封性能與關(guān)門難度與壓入深度關(guān)系

圖6 門鎖密封示意圖

圖7 試驗后電控箱狀況圖

實驗時將電控箱放入防塵箱中，密閉試驗箱內(nèi)的粉末循環(huán)泵能使滑石粉懸浮，滑石粉用金屬方孔篩過濾。方孔篩直徑50 μm，篩孔尺寸為75 μm。本電控箱屬于箱體內(nèi)部氣壓與外部聯(lián)通，因為按照第二類外殼試驗條件，持續(xù)8 h。

經(jīng)試驗后，設(shè)備能正常操作，安全使用，試驗合格。

第二位特征數(shù)字防水驗證： 使用規(guī)定的淋水噴頭，與垂直方向±180 °范圍內(nèi)淋水，每孔10 L/min×孔數(shù)，淋水至少5 min。

試驗結(jié)束后，檢查外殼進水情況，并進行耐電壓試驗測試。經(jīng)檢查電控箱密封良好，完全不進水，耐電壓測試合格，見圖7。

經(jīng)過驗證，以上設(shè)計要點達到電控箱防護等級IP 54的要求。

4 結(jié)束語

通過分析冷凍冷藏大機組的電控箱結(jié)構(gòu)特點和使用，分析提升防護等級的設(shè)計要強點及思路，并按照思路設(shè)計進行試驗驗證，最終滿足客戶需求。