淺析煤礦電氣設(shè)備設(shè)計

1、淺析煤礦電氣設(shè)備設(shè)計    摘要：本文作者結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對煤礦電氣設(shè)備的防爆外殼設(shè)計的相關(guān)問題進行分析介紹。 關(guān)鍵詞：煤礦；電氣設(shè)備；設(shè)計 中圖分類號：X752文獻標識碼：A文章編號： 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤礦事業(yè)也在不斷的進步，安全問題已經(jīng)成為了煤礦企業(yè)關(guān)注的重點問題。煤礦生產(chǎn)處在一個爆炸性危險環(huán)境中，瓦斯、煤塵的大量存在，當(dāng)濃度達到一定的程度，遇到明火則會引起燃燒，甚至是爆炸，對于施工人員的生命安全造成嚴重的威脅。與此同時，煤礦中應(yīng)用了大量的電氣設(shè)備，這也是容易引起爆炸事故的一個主要因素，電氣設(shè)備的防爆外殼設(shè)計應(yīng)當(dāng)進行有效的設(shè)計，以此保證電氣

2、設(shè)備的安全性。近年來，國家對于安全生產(chǎn)的重視程度不斷的增加，防爆電氣設(shè)備在危險環(huán)境中的應(yīng)用也日漸的廣泛，由于大多爆炸性危險環(huán)境中都存在著大量的氣體和粉塵，因此其主要被運用于氣體環(huán)境和粉塵環(huán)境中。煤礦生產(chǎn)環(huán)境是典型的爆炸性危險環(huán)境。防爆電氣設(shè)備的設(shè)計主要集中在其防爆外殼的設(shè)計，根據(jù)不同的使用環(huán)境有著不同的設(shè)計要求，本文筆者就結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，對于煤礦電氣設(shè)備的防爆外殼設(shè)計的相關(guān)問題進行簡單的論述。 1 電氣設(shè)備的防爆途徑 1.1 隔爆外殼。煤礦礦井中使用的電氣設(shè)備采用的隔爆外殼，主要的思想在于將電氣元器件全部放置在一個不傳爆的外殼中，這樣便使得爆炸的發(fā)生得到控制，將其控制在內(nèi)部，這種隔爆外殼一

3、般在井下高低壓開關(guān)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。 1.2 增安。增安指的就是按照特殊的要求，針對電氣設(shè)備所采取的一些防護措施，以此來防止對電火花、電弧的產(chǎn)生，通過提高絕緣強度、規(guī)定最小電氣就間隙等措施來預(yù)防設(shè)備產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象，這種方法一般被應(yīng)用于電動機、變壓器等設(shè)備。 1.3 本質(zhì)安全電路。本質(zhì)安全電路指的就是電路中外露的火花能量，不會引起瓦斯和煤塵的燃燒或者是爆炸，這種線路的電壓和電流等參數(shù)一般都較小，因此其主要運用于自動控制系統(tǒng)以及通訊信號的傳遞等。 1.4 超前切斷電源。在通常情況下，瓦斯或者是粉塵從接觸火源到發(fā)生爆炸往往會產(chǎn)生一定的延遲，因此，利用這個延遲的時間段能夠使電氣設(shè)備在正常情況和故障

4、狀態(tài)下在火花沒有引爆瓦斯或者是煤塵之前進行電源的切斷，以此來達到防爆的目的。 2 電氣設(shè)備防爆外殼設(shè)計的要素 2.1 爆炸壓力 在煤礦礦井中的瓦斯發(fā)生爆炸時產(chǎn)生的壓力，一般都是其氣體生成物形成的最初的瞬間壓力。瓦斯爆炸會產(chǎn)生溫度較高的生成物，在正常的溫度和壓力條件下，使用密閉容器在絕熱狀態(tài)下進行試驗，其溫度能夠達到 2150-2650。當(dāng)爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓在一定的體積內(nèi)，可以用以下的公式來表達： 式中，P 代表的是爆炸后的壓力；P0代表的是爆炸前的壓力；T代表的是爆炸后的絕對溫度；T0代表的則是爆前的絕對溫度。通過對該計算公式的簡化，并且引入相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以獲得如下結(jié)果： 該計算結(jié)果，主要是

5、在絕熱狀態(tài)下所進行的理論上的計算。在實際的爆炸發(fā)生過程中，其爆炸生成物會產(chǎn)生一定的自由擴山，并且造成瞬間的熱損失，這時爆炸后的溫度一般可以達到 1850，所以，其實際的爆炸壓力應(yīng)當(dāng)為 7.4×105Pa，通常情況下，其爆炸的壓力與容積的大小沒有直接的關(guān)系，如果容積一定的情況下，其散熱的面積會發(fā)生一定的變化，這時產(chǎn)生的壓力也就存在著較大的差異。 2.2 隔爆性設(shè)計 在礦井中使用的電氣設(shè)備中，比如電動機、開關(guān)等都會由于其產(chǎn)生的火花或者是其他原因而引起瓦斯的爆炸，為了預(yù)防這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要在設(shè)備外部設(shè)置具有隔爆功能的特殊外殼，使其具有一定的耐爆性和不傳爆性，這樣便能夠?qū)Ρóa(chǎn)生一定的阻隔

6、作用。通常在隔爆外殼的設(shè)計上，使用的是鋼板或者是鑄鋼、鑄鐵制造而成的接卸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)本身具有很強的抗爆能力，同時具有以下兩個主要的作用：第一，耐爆性。指的是在遇到內(nèi)部瓦斯爆炸時產(chǎn)生的壓力和溫度不會造成外殼的變形和破壞，其主要是利用機械結(jié)構(gòu)自身的強度以及外殼材質(zhì)的強度來實現(xiàn)的。第二，不傳爆性。主要是指發(fā)生爆炸后，產(chǎn)生的火焰不會造成設(shè)備外部的瓦斯發(fā)生爆炸，其主要是由隔爆面的間隙和寬度來實現(xiàn)。 2.3 耐爆性設(shè)計 煤礦使用的耐爆型電氣設(shè)備的一個基本要求，就是其外殼具有一定的耐爆性，也就是說，設(shè)備的外殼要具備一定的強度。當(dāng)隔爆外殼的內(nèi)部發(fā)生爆炸時，應(yīng)當(dāng)能夠保證設(shè)備不會發(fā)生變形或者是損害，不會導(dǎo)致爆炸產(chǎn)

7、生的火焰直接造成礦井中瓦斯的燃燒或者是爆炸，從而實現(xiàn)對電氣設(shè)備的耐爆要求。電氣設(shè)備的耐爆性的實現(xiàn)，主要是利用設(shè)備本身結(jié)構(gòu)的強度以及外殼的材質(zhì)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，因此，其外殼應(yīng)當(dāng)具有較強的堅固性，在受到熱源作用的情況下，不會造成外殼的損壞。針對不同情況下會對外殼造成的壓力進行分別的計算，根據(jù)分析結(jié)果使用合適的外殼材質(zhì)，以此來保證外殼耐爆性的實現(xiàn)。 3 礦井下防爆外殼中運用的技術(shù) 3.1 冷磷化工藝在防爆外殼中的應(yīng)用 隔爆面冷磷化工藝是用磷酸鹽溶液在初步加工和維修后的隔爆面進行金屬磷化，使防爆電器設(shè)備表面形成一層比較厚的磷化薄膜。這層磷化薄膜具有防止隔爆面的銹蝕和提高隔爆面的隔爆性能的功能。磷化薄膜對腐

8、蝕性氣體和液體具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，能有效防止金屬隔爆面發(fā)生氧化生銹，具有細化黏附性，涂防腐油后可提高防腐效果，提高機械磨損性能。金屬隔爆面磷化后能增強機械的性能，對機械磨損有很好的防護作用。 3.2 熱管技術(shù)在電氣設(shè)備防爆中的應(yīng)用 熱管是一種具有很強傳熱功能的散熱元件，其主要的工作原理是通過介質(zhì)對汽化清熱的吸收和釋放來對熱量進行傳遞，其產(chǎn)生的熱阻值很小，因此通過這種獨特的傳熱方法能夠?qū)崿F(xiàn)在小溫差的環(huán)境下實現(xiàn)熱傳遞。隔爆型熱管散熱器將傳統(tǒng)的散熱方法進行改進，使得爆炸性氣體環(huán)境中電氣設(shè)備的可靠性獲得較大的提升。同時，熱管技術(shù)與電氣設(shè)備的箱體能夠組成一個完整的防爆殼體，這樣便能夠?qū)?dāng)前爆炸環(huán)境中電

9、氣設(shè)備的散熱問題進行很好的解決，同時也能夠使電氣設(shè)備的防爆安全問題獲得很好的解決。 4 結(jié)束語 當(dāng)前，隨著我國煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，在煤礦開采過程中應(yīng)用的電氣設(shè)備數(shù)量和人員不斷的增加，而人體接觸設(shè)備的幾率也隨之增多，由于受到煤層和巖石的壓力影響，礦井中的電氣設(shè)備受到壓力而發(fā)生爆炸的可能性很大，而且礦井下多為潮濕的環(huán)境，容易導(dǎo)致電氣設(shè)備受潮，當(dāng)遇到空氣流通不暢、井下瓦斯含量過多、遇有電弧、電火花等問題時，則會引起爆炸，這對于井下電氣設(shè)備的防爆性能有著較高的要求，同時應(yīng)當(dāng)保證在爆炸發(fā)生后，設(shè)備的外殼不會發(fā)生變形。因此，電氣設(shè)備的防爆外殼設(shè)計是十分重要的。只有在煤礦電氣設(shè)計時，不斷努力發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，本著對生產(chǎn)人員生命財產(chǎn)負責(zé)的態(tài)度，不斷優(yōu)化電氣設(shè)計，才能夠不斷降低煤礦電氣方面的生產(chǎn)事故。 參考文獻： 1 于秀娟.煤礦井下電氣設(shè)備防爆探討J.價值工程,2010(33). 2 何景波.試論煤礦井下防爆電氣設(shè)備中的應(yīng)用技術(shù)J.科技創(chuàng)業(yè)家,2011(01). 3 周偉鋒.焊接隔爆外殼加工工藝J.