礦用防爆電器外殼要求

周瑞芳 陳月

摘要：在爆炸危險環境中，煤礦企業使用電器產品，由于電弧、火花和危險高溫等會在工作過程中產生，在這種環境中，如果可燃性混合物的濃度超過爆炸極限，在這種情況下，就會發生爆炸。為了確保生產的順利進行，需要按照防爆要求，設計生產這些電氣產品。

關鍵詞：隔爆面寬度 ?磷化面 ?隔爆外殼

1 概述

對于防爆型電氣設備來說，通常情況下都是借助隔爆外殼確保自身的安全性。對于隔爆型電氣設備來說，其防爆原理是：在特制的外殼內設置電氣設備的帶電部件，該外殼能夠將殼內電氣部件產生的火花和電弧與殼外爆炸性混合物隔離。并且外殼需要承受殼內電氣設備的火花、電弧引爆時所產生的爆炸壓力，在該壓力的作用下，能夠確保外殼的安全性。

對于電氣設備來說，礦用隔爆型外殼是一種防爆型式，通過外殼任何結合面或結構間隙滲透到外殼內部的可燃性混合物對于外殼來說，通常情況下都能夠承受，進一步確保內部爆炸不出現損壞，并且不會引起外部由一種、多種氣體或蒸汽形成的爆炸性環境的點燃。

2 煤礦防爆電器外殼性能分析

對于隔爆型外殼來說，一般要承受內部爆炸性氣體混合物爆炸時產生的壓力，并且必須阻止內部爆炸向外殼周圍的爆炸性混合物進行傳播。鑒于這一要求，在設計上必須考慮外殼的隔爆性能：①耐爆性能。由于需要承受內腔的爆炸壓力，要求外殼的剛度、強度能夠抵御爆炸力的沖擊。材質的選擇至關重要。外殼材料必須有足夠的剛度和強度，能夠抵御爆炸力的沖擊而不破損、不出現永久變形的問題。②隔爆功能。在對隔爆外殼進行設計時，需要遵守相應的規定，為了便于有效地阻止內部爆炸壓力向外殼周圍爆炸性混合物傳播，在這種情況下需要選用適當的隔爆接合面結構參數、電纜引入裝置的方式等。③壓力重疊。若隔爆外殼有幾個空腔，則要防止小孔聯通，殼體內電氣元件不宜過于分散，各元件所占空間盡量均勻合理，在試驗過程中可有效避免壓力重疊。④聯鎖功能和警告。隔爆外殼必須裝配普通工具不可解除的聯鎖裝置，以免在通電的情況下開蓋引發電氣故障，繼而造成爆炸事故。⑤標志。隔爆外殼上必須有清晰永久的防爆標志和安全標志。

2.1 煤礦井下用電機外殼采用鋼板或鑄鋼。①煤礦井下用電機在采掘面上使用的隔爆型電機，其外殼應采用鋼板或鑄鋼。若采用稀土球墨鑄鐵，必須得到防爆檢驗部門的認可;在其他場所用的隔爆型電機，外殼可用不低于HT250的高強度鑄鐵。②工廠用電機外殼可采用不低于HT200的灰鑄鐵。

2.2 外殼緊固螺栓。連接外殼的緊固螺栓除承受必要的鎖緊力外，還要承受爆炸壓力。

2.3 外殼緊固螺栓的間距，與外殼件的形狀、材質、有無筋均有關系。對于平面結構，ⅡC級一般不大于70～80mm，其他隔爆等級一般不大于120mm。止口結構時，一般不大于140mm。螺栓的個數，對于平面結構，一般不少于4個，止口結構不應少于3個。

外殼緊固螺栓的擰入深度，對于鑄鐵外殼，最少為1.25～1.5倍螺栓直徑;鋼板外殼，最少為1.0倍螺栓直徑。

外殼緊固螺栓的螺紋余量：螺栓擰緊后還須留有大于2倍防松墊圈厚度的剩余螺紋，以便墊圈丟失后仍能將外殼緊固。

外殼上的不透螺孔，其周圍及底部的厚度應大于螺孔直徑的1/3，但不得小于3mm。 影響防爆外殼隔爆性能的一個主要因素是隔爆接合面，一般來說隔爆接合面的形式有平面法蘭及圓筒結構等。隔爆外殼的隔爆平面接合面必須符合“三要素” 隔爆接合面L、l（見表1），隔爆間隙i，表面粗糙度Ra。

表1 ?I、IIA和IIB類外殼結合面最小寬度和最大間隙

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表2 ?IIC類外殼接合面最小寬度和最大間隙

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隔爆面平面度需要達到0.05，粗糙度需要達到6.3，隔爆間隙要足夠小，隔爆面需涂凡士林，達到完好密封。線嘴應平行壓緊。

門上的螺栓，拉力要足夠，每個螺栓的計算拉力Q可按下式計算：

對于平面法蘭結構：Q=1.3Qo（N）

對于止口結構：

Q=1.1Qo（N） ?Qo=QP/Z（N） ?QP=PA

式中Qo——每個螺栓的計算應力，N;QP——爆炸時螺栓承受的總壓力，N;Z——螺栓個數;P——計入爆炸時承受的壓應力，MPa，對于ⅡC級取1.5MPa，其余取1.0MPa;A——承受壓力的有效面積，m2。

兩壓緊螺栓入扣差大于5mm，喇叭嘴外部缺損但不影響防爆性能者，屬不完好設備。

密封圈植材質須用GB/T6031標準規定的硬度IRHD變化量小于等于20%的橡膠制造，否則為失爆。密封圈分層側應面向接線腔內，否則為不完好。

3 密封圈的規格要求

一般情況下，如果密封圈尺寸達不到以下標準，就認定為失爆。①密封圈內徑與電纜外徑差應<1 mm，4mm2及以下電纜的密封圈內徑須≤電纜外徑。②密封圈外徑與進線裝置內徑間隙應符合表2的規定。③密封圈寬度應大于電纜外徑的0.7倍，電纜直徑≤20mm時，密封圈非壓縮軸向長度最小為20mm，電纜直徑>20mm時，密封圈非壓縮軸向長度最小為25mm。④密封圈厚度應大于電纜外徑的0.3倍，且必須大于4mm（70mm2電纜除外）。

表3

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4 結論

密封圈無破損，刀削后應整齊平滑，不得出現鋸齒狀，鋸齒直徑差大于2mm（含2mm）為失爆，小于2mm為不完好。電纜與密封圈之間不得包扎其他物體，否則為失爆。壓疊式線嘴壓緊電纜后，其壓扁量不準超過電纜直徑的10%。隔爆腔的接線嘴如果暫時不用，應用密封圈及厚度大于2mm的鋼板封堵壓緊。

喇叭嘴的壓緊程度：壓緊螺母式線嘴一般用單手正向用力擰不動為合格;壓盤式線嘴用單手晃動，喇叭嘴無明顯晃動為合格。

隔爆結合面加襯墊（包括O形環）時，如果使用可壓縮或彈性材料襯墊，例如，防止潮氣或灰塵侵入，或防止液體泄漏，它應起輔助作用，不能將結合面隔斷，在確定隔爆結合面寬度時只計單邊寬度。

高壓隔爆開關空閑的接線嘴，應用與線嘴法蘭厚度、直徑相符的鋼板封堵壓緊，其隔爆接合面的間隙應符合表1的規定。

為了防止電器設備誤操作造成事故，防爆電氣設備應設置聯鎖裝置。保證設備帶電時，不能開門。而當門打開時，設備不能送電，以保證安全。

做水壓試驗時，為了防止漏水，每個接線嘴要用錐形橡膠密封圈封堵壓緊。門上的孔，要用軟橡膠墊密封。水壓試驗的壓力應為參考壓力的1.5倍，且至少為1MPa，如果箱體沒有永久變形或變形后能恢復為合格。

水冷板也要做水壓試驗，壓力為4MPa，保證焊接牢固、無氣孔，水道暢通，且不滲水。

參考文獻：

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