周瑞芳 陳月

摘要：在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中，煤礦企業(yè)使用電器產(chǎn)品，由于電弧、火花和危險(xiǎn)高溫等會在工作過程中產(chǎn)生，在這種環(huán)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(fā)生爆炸。為了確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行，需要按照防爆要求，設(shè)計(jì)生產(chǎn)這些電氣產(chǎn)品。

關(guān)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(shè)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(shè)備來說，其防爆原理是：在特制的外殼內(nèi)設(shè)置電氣設(shè)備的帶電部件，該外殼能夠?qū)?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。并且外殼需要承受殼內(nèi)電氣設(shè)備的火花、電弧引爆時(shí)所產(chǎn)生的爆炸壓力，在該壓力的作用下，能夠確保外殼的安全性。

對于電氣設(shè)備來說，礦用隔爆型外殼是一種防爆型式，通過外殼任何結(jié)合面或結(jié)構(gòu)間隙滲透到外殼內(nèi)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(jìn)一步確保內(nèi)部爆炸不出現(xiàn)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(huán)境的點(diǎn)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(nèi)部爆炸性氣體混合物爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力，并且必須阻止內(nèi)部爆炸向外殼周圍的爆炸性混合物進(jìn)行傳播。鑒于這一要求，在設(shè)計(jì)上必須考慮外殼的隔爆性能：①耐爆性能。由于需要承受內(nèi)腔的爆炸壓力，要求外殼的剛度、強(qiáng)度能夠抵御爆炸力的沖擊。材質(zhì)的選擇至關(guān)重要。外殼材料必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，能夠抵御爆炸力的沖擊而不破損、不出現(xiàn)永久變形的問題。②隔爆功能。在對隔爆外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵守相應(yīng)的規(guī)定，為了便于有效地阻止內(nèi)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(dāng)?shù)母舯雍厦娼Y(jié)構(gòu)參數(shù)、電纜引入裝置的方式等。③壓力重疊。若隔爆外殼有幾個(gè)空腔，則要防止小孔聯(lián)通，殼體內(nèi)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(yàn)過程中可有效避免壓力重疊。④聯(lián)鎖功能和警告。隔爆外殼必須裝配普通工具不可解除的聯(lián)鎖裝置，以免在通電的情況下開蓋引發(fā)電氣故障，繼而造成爆炸事故。⑤標(biāo)志。隔爆外殼上必須有清晰永久的防爆標(biāo)志和安全標(biāo)志。

2.1 煤礦井下用電機(jī)外殼采用鋼板或鑄鋼。①煤礦井下用電機(jī)在采掘面上使用的隔爆型電機(jī)，其外殼應(yīng)采用鋼板或鑄鋼。若采用稀土球墨鑄鐵，必須得到防爆檢驗(yàn)部門的認(rèn)可;在其他場所用的隔爆型電機(jī)，外殼可用不低于HT250的高強(qiáng)度鑄鐵。②工廠用電機(jī)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(zhì)、有無筋均有關(guān)系。對于平面結(jié)構(gòu)，ⅡC級一般不大于70～80mm，其他隔爆等級一般不大于120mm。止口結(jié)構(gòu)時(shí)，一般不大于140mm。螺栓的個(gè)數(shù)，對于平面結(jié)構(gòu)，一般不少于4個(gè)，止口結(jié)構(gòu)不應(yīng)少于3個(gè)。

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(yīng)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(gè)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(jié)構(gòu)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(jié)合面最小寬度和最大間隙

■

表2 ?IIC類外殼接合面最小寬度和最大間隙

■

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

門上的螺栓，拉力要足夠，每個(gè)螺栓的計(jì)算拉力Q可按下式計(jì)算：

對于平面法蘭結(jié)構(gòu)：Q=1.3Qo（N）

對于止口結(jié)構(gòu)：

Q=1.1Qo（N） ?Qo=QP/Z（N） ?QP=PA

式中Qo——每個(gè)螺栓的計(jì)算應(yīng)力，N;QP——爆炸時(shí)螺栓承受的總壓力，N;Z——螺栓個(gè)數(shù);P——計(jì)入爆炸時(shí)承受的壓應(yīng)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(shè)備。

密封圈植材質(zhì)須用GB/T6031標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(cè)應(yīng)面向接線腔內(nèi)，否則為不完好。

3 密封圈的規(guī)格要求

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

表3

■

4 結(jié)論

密封圈無破損，刀削后應(yīng)整齊平滑，不得出現(xiàn)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(zhǔn)超過電纜直徑的10%。隔爆腔的接線嘴如果暫時(shí)不用，應(yīng)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(jié)合面加襯墊（包括O形環(huán)）時(shí)，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(yīng)起輔助作用，不能將結(jié)合面隔斷，在確定隔爆結(jié)合面寬度時(shí)只計(jì)單邊寬度。

高壓隔爆開關(guān)空閑的接線嘴，應(yīng)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(yīng)符合表1的規(guī)定。

為了防止電器設(shè)備誤操作造成事故，防爆電氣設(shè)備應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖裝置。保證設(shè)備帶電時(shí)，不能開門。而當(dāng)門打開時(shí)，設(shè)備不能送電，以保證安全。

做水壓試驗(yàn)時(shí)，為了防止漏水，每個(gè)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(yàn)的壓力應(yīng)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(fù)為合格。

水冷板也要做水壓試驗(yàn)，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(xiàn)：

[1]姚克，忻賢同.礦用防爆電器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、維修知識講座 第二講 外殼設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)電，1990（05）.

[2]駱漢平.小型防爆電器外殼鋁合金鑄造及其模具設(shè)計(jì)的研究[J].機(jī)械制造與自動化，2007（12）.

[3]李紹春，李光.礦用防爆電器行業(yè)概況及其產(chǎn)品市場分析與預(yù)測[J].電氣開關(guān)，1995（10）.