煤礦電氣設備的防爆外殼設計

左官芳

（中煤科工集團常州自動化研究院，江蘇常州 213015）

0 前言

由于煤礦的生產比較特殊，相對于其他很多行業產生而言，煤礦生產處于非常典型的危險環境，其電氣設備在井下生產過程中非常容易受到各種外部環境的影響出現爆炸，嚴重威脅井下工人的生命安全[1]。因此，深入分析煤礦電氣設備的生產環境，設計出可行且高效的防爆外殼勢在必行。

1 電氣設備常見的防爆方式

（1）安裝隔爆外殼。隔爆外殼指的是能夠將外部各種壓力和不良因素隔離在外，從而保障里面的裝置不受到壓力沖擊或者其他因素的影響發生爆炸的裝置。煤礦生產中主要是設計一種能夠將電氣設備撞在里面，從而使電氣設備在井下運行時不受到或者受到巖石壓力或者其他環境影響，并能夠保障當其他裝置出現爆炸時裝在外殼內的電氣設備也能夠完好無損或者僅有微小損壞的隔爆外殼。該類型的防爆裝置大多應用在一些高低壓開關設備中。

（2）本質安全電路。也就是指，電路本身具有較高的質量保障，當電路中出現火花時，這些火花與煤粉或者瓦斯接觸后也不會出現爆炸現在，從而也就能夠斷絕導火索的出現。這種安全電路火花不會引發爆炸的原因是，該類線路各種參數都比普通線路的參數要小很多，包括電壓和電流參數，因此能夠很好的起到防爆的目的。這種防爆方法主要在通信傳遞中使用[2]。

（3）利用現有技術采取多形式的防護措施。也就是指通過利用現有的先進技術從設計機械相對比較特殊的防護裝置，從而預防爆炸的發生，如通過提高電氣設備的絕緣強度，減少爆炸導火線火花的出現，從而起到防止爆發的目的。這種這比較特殊的防護措施主要是在變壓器或者電動機中使用。

2 防爆外殼設計思路

電氣設備防爆外殼設計一般首先需要了解電氣設備爆炸的主要壓力值，從而才能夠設計出具有較強耐爆炸性的外殼，因此，其設計思路主要有分析爆炸壓力值、設計耐爆炸外殼。具體內容如下分析：

（1）壓力值計算。煤礦爆炸很多都是電氣火花與瓦斯或者煤粉接觸后導致，因此分析爆炸壓力值就要對瓦斯或者煤粉壓力進行計算。本研究分析瓦斯爆炸的壓力值。一般而言，瓦斯在爆炸后都會產生很大的壓力和溫度，加上煤礦多是井下作業，屬于密封的空間，因此瓦斯爆炸后其產生的壓力值比在環境空曠的地方還要高出許多，有分析限制，密封狀態下的瓦斯爆炸后期溫度最高可以到2650℃，也就是說，在這個高溫作用下，空氣產生的壓力就會能夠對電氣設備進行施壓，從而導致其爆炸。計算其壓力值使用到的是以下公式來計算：

其中，P和T分別為值爆炸之后的壓力和溫度，而PO和TO則是爆炸之前的壓力和溫度。通過利用實驗的各種值導入到這個公式中就能夠得到爆炸的壓力值。有研究顯示，當導入數據后，瓦斯爆炸產生的壓力為 7.4×105Pa左右，也就是說，當壓力小于這個值時，爆炸發生的可能性也就比較小。如此也就意味著，主要利用各種方法控制不要達到這個壓力值，那么將能夠從根本上防止爆炸的發生和損害[3]。

（2）設計耐爆炸外殼。防爆外殼的設計主要是考慮到煤礦井下工作的電氣設備非常容易因為各種開關或者摩擦產生的火花而出現爆炸事故這一因素。因此要求設計一種能夠隔絕這些火花與設備接觸的裝置，從而將爆炸的導火索給隔離，從而起到防爆外殼。另外，這種防爆外殼還需要具有較高強度的耐爆性和不傳爆性。如當瓦斯或者煤粉接觸非本質安全電路火花并發生爆炸時，能夠固定在原來位置且沒有損害，爆炸產生的高溫和高壓對外殼內部的電氣設備不會產生影響，爆炸技術后，電氣設備完好無損或者僅有微小的破損。具有如此較強度耐爆炸的外殼才能夠真正保障煤礦電氣設備的安全。[4]

3 防爆外殼在煤礦主要應用到的技術和防爆管理

3.1 技術應用分析

目前，應用在煤礦生產防爆外殼的技術主要有兩種：熱管技術和冷磷化技術。兩種技術

（1）熱管技術。熱管是一種散熱元件，能夠將接觸到的熱量全部進行吸收或者傳化，從而設備不受或者少收高溫影響，提高設備的使用性能。該技術應用在防爆外殼上，能夠大大減少熱量對外殼的侵蝕，并將熱量進行傳遞，使電氣設備在周圍環境出現爆炸時能夠免受一些高溫的侵蝕。

（2）冷磷化技術。冷磷化技術指的是利用磷酸鹽溶液在設備表面進行涂抹，使設備表面形成一層厚度相對比較大的磷化薄膜，該薄膜能夠同時起到預防防爆外殼生銹和提高整個外殼的鬧爆炸性的作用，當該技術應用在電氣設備的防爆外殼中時，整個防爆外殼就能夠比普通的防爆外殼具有更高的鬧爆炸性能，且由于有一層后的薄膜在外面作為保護層，防爆外殼的磨損的幾率也比較小，能夠延長其使用壽命[5]。

3.2 設備的主要防爆管理

（1）做好日常檢查。日常檢查具體是檢查防爆設備是否有變形、零件是否有缺失、外殼是否存在凹凸不平現象、外殼使用的擋板或者橡膠封圈質量是否符合國家標準要求、外殼底座接線是否正確且運行無障礙等，在檢查完成后還需要積累每一個防爆外殼的詳細情況，包括名稱、變化、使用次數和使用單位，檢查成員姓名和聯系方式等。整個檢查工作要嚴格要求標準規范進行，每一步檢查都要與后來的工作密切相關，每一個環節都能夠找到責任無責的依據，如此才能夠保障防爆設備的真正安全和可靠。

（2）做好帳卡管理工作。為了更好的對這些防爆電氣設備進行管理和使用，需要建立必要的帳卡，所有設備的總數、性質以及使用情況都詳細記錄在帳卡中，從而保障在需要時能夠準確找出需要的設備進行使用或維修。

（3）制定“三定”和獎懲制度。“三定”也就是指定期檢查防爆設備質量，運行情況以及維修情況等，通過定期檢查，能夠將一些潛在的安全隱患給予排除，從而保障防爆設備的高效運行[5]。

4 結束語

綜上所述，本研究中設計的防爆外殼就具有能夠高效防爆的功能，能夠最大限度的保障電氣設備不受到爆炸的威脅，所以在實際的煤礦電氣設備防爆中可以多加應用和推廣，保障電氣設備和礦井工人的安全。

[1]張維斌.煤礦井下防爆電氣設備中的應用技術分析[J].科技資訊，2012，14（24）：105-106.

[2]李兵芳.淺談煤礦電氣設備的防爆外殼設計[J].科技創新與應用，2012，41（26）：229-231.

[3]榮書芹，王強.淺談對煤礦井下隔爆型電氣設備的安全檢查[J].中國新技術新產品，2009，23（12）：154-157.

[4]韓景義.煤礦井下電氣設備產生的引燃源及預防瓦斯爆炸措施[J].黑龍江科技信息，2007，30（08）：242-246.

[5]高良君.煤礦井下隔爆型防爆電器隔爆接合面的常溫磷化現場檢修工藝的初步探討[J].中國科技投資，2012，10（27）：132-135.

[6]馮潔.試論煤礦電氣控制電路常見問題及解決策略[J].黑龍江科技信息，2010，18（20）：222-224.