浅析煤矿电气设备设计

1、浅析煤矿电气设备设计    摘要：本文作者结合实际工作经验，对煤矿电气设备的防爆外壳设计的相关问题进行分析介绍。 关键词：煤矿；电气设备；设计 中图分类号：X752文献标识码：A文章编号： 随着我国经济的不断发展，煤矿事业也在不断的进步，安全问题已经成为了煤矿企业关注的重点问题。煤矿生产处在一个爆炸性危险环境中，瓦斯、煤尘的大量存在，当浓度达到一定的程度，遇到明火则会引起燃烧，甚至是爆炸，对于施工人员的生命安全造成严重的威胁。与此同时，煤矿中应用了大量的电气设备，这也是容易引起爆炸事故的一个主要因素，电气设备的防爆外壳设计应当进行有效的设计，以此保证电气

2、设备的安全性。近年来，国家对于安全生产的重视程度不断的增加，防爆电气设备在危险环境中的应用也日渐的广泛，由于大多爆炸性危险环境中都存在着大量的气体和粉尘，因此其主要被运用于气体环境和粉尘环境中。煤矿生产环境是典型的爆炸性危险环境。防爆电气设备的设计主要集中在其防爆外壳的设计，根据不同的使用环境有着不同的设计要求，本文笔者就结合多年的工作经验，对于煤矿电气设备的防爆外壳设计的相关问题进行简单的论述。 1 电气设备的防爆途径 1.1 隔爆外壳。煤矿矿井中使用的电气设备采用的隔爆外壳，主要的思想在于将电气元器件全部放置在一个不传爆的外壳中，这样便使得爆炸的发生得到控制，将其控制在内部，这种隔爆外壳一

3、般在井下高低压开关设备中有着广泛的应用。 1.2 增安。增安指的就是按照特殊的要求，针对电气设备所采取的一些防护措施，以此来防止对电火花、电弧的产生，通过提高绝缘强度、规定最小电气就间隙等措施来预防设备产生过热的现象，这种方法一般被应用于电动机、变压器等设备。 1.3 本质安全电路。本质安全电路指的就是电路中外露的火花能量，不会引起瓦斯和煤尘的燃烧或者是爆炸，这种线路的电压和电流等参数一般都较小，因此其主要运用于自动控制系统以及通讯信号的传递等。 1.4 超前切断电源。在通常情况下，瓦斯或者是粉尘从接触火源到发生爆炸往往会产生一定的延迟，因此，利用这个延迟的时间段能够使电气设备在正常情况和故障

4、状态下在火花没有引爆瓦斯或者是煤尘之前进行电源的切断，以此来达到防爆的目的。 2 电气设备防爆外壳设计的要素 2.1 爆炸压力 在煤矿矿井中的瓦斯发生爆炸时产生的压力，一般都是其气体生成物形成的最初的瞬间压力。瓦斯爆炸会产生温度较高的生成物，在正常的温度和压力条件下，使用密闭容器在绝热状态下进行试验，其温度能够达到 2150-2650。当爆炸产生的高温、高压在一定的体积内，可以用以下的公式来表达： 式中，P 代表的是爆炸后的压力；P0代表的是爆炸前的压力；T代表的是爆炸后的绝对温度；T0代表的则是爆前的绝对温度。通过对该计算公式的简化，并且引入相关的数据，可以获得如下结果： 该计算结果，主要是

5、在绝热状态下所进行的理论上的计算。在实际的爆炸发生过程中，其爆炸生成物会产生一定的自由扩山，并且造成瞬间的热损失，这时爆炸后的温度一般可以达到 1850，所以，其实际的爆炸压力应当为 7.4×105Pa，通常情况下，其爆炸的压力与容积的大小没有直接的关系，如果容积一定的情况下，其散热的面积会发生一定的变化，这时产生的压力也就存在着较大的差异。 2.2 隔爆性设计 在矿井中使用的电气设备中，比如电动机、开关等都会由于其产生的火花或者是其他原因而引起瓦斯的爆炸，为了预防这种现象的出现，需要在设备外部设置具有隔爆功能的特殊外壳，使其具有一定的耐爆性和不传爆性，这样便能够对爆炸产生一定的阻隔

6、作用。通常在隔爆外壳的设计上，使用的是钢板或者是铸钢、铸铁制造而成的接卸结构，该结构本身具有很强的抗爆能力，同时具有以下两个主要的作用：第一，耐爆性。指的是在遇到内部瓦斯爆炸时产生的压力和温度不会造成外壳的变形和破坏，其主要是利用机械结构自身的强度以及外壳材质的强度来实现的。第二，不传爆性。主要是指发生爆炸后，产生的火焰不会造成设备外部的瓦斯发生爆炸，其主要是由隔爆面的间隙和宽度来实现。 2.3 耐爆性设计 煤矿使用的耐爆型电气设备的一个基本要求，就是其外壳具有一定的耐爆性，也就是说，设备的外壳要具备一定的强度。当隔爆外壳的内部发生爆炸时，应当能够保证设备不会发生变形或者是损害，不会导致爆炸产

7、生的火焰直接造成矿井中瓦斯的燃烧或者是爆炸，从而实现对电气设备的耐爆要求。电气设备的耐爆性的实现，主要是利用设备本身结构的强度以及外壳的材质结构来实现的，因此，其外壳应当具有较强的坚固性，在受到热源作用的情况下，不会造成外壳的损坏。针对不同情况下会对外壳造成的压力进行分别的计算，根据分析结果使用合适的外壳材质，以此来保证外壳耐爆性的实现。 3 矿井下防爆外壳中运用的技术 3.1 冷磷化工艺在防爆外壳中的应用 隔爆面冷磷化工艺是用磷酸盐溶液在初步加工和维修后的隔爆面进行金属磷化，使防爆电器设备表面形成一层比较厚的磷化薄膜。这层磷化薄膜具有防止隔爆面的锈蚀和提高隔爆面的隔爆性能的功能。磷化薄膜对腐

8、蚀性气体和液体具有很好的化学稳定性，能有效防止金属隔爆面发生氧化生锈，具有细化黏附性，涂防腐油后可提高防腐效果，提高机械磨损性能。金属隔爆面磷化后能增强机械的性能，对机械磨损有很好的防护作用。 3.2 热管技术在电气设备防爆中的应用 热管是一种具有很强传热功能的散热元件，其主要的工作原理是通过介质对汽化清热的吸收和释放来对热量进行传递，其产生的热阻值很小，因此通过这种独特的传热方法能够实现在小温差的环境下实现热传递。隔爆型热管散热器将传统的散热方法进行改进，使得爆炸性气体环境中电气设备的可靠性获得较大的提升。同时，热管技术与电气设备的箱体能够组成一个完整的防爆壳体，这样便能够将当前爆炸环境中电

9、气设备的散热问题进行很好的解决，同时也能够使电气设备的防爆安全问题获得很好的解决。 4 结束语 当前，随着我国煤矿行业的不断发展，在煤矿开采过程中应用的电气设备数量和人员不断的增加，而人体接触设备的几率也随之增多，由于受到煤层和岩石的压力影响，矿井中的电气设备受到压力而发生爆炸的可能性很大，而且矿井下多为潮湿的环境，容易导致电气设备受潮，当遇到空气流通不畅、井下瓦斯含量过多、遇有电弧、电火花等问题时，则会引起爆炸，这对于井下电气设备的防爆性能有着较高的要求，同时应当保证在爆炸发生后，设备的外壳不会发生变形。因此，电气设备的防爆外壳设计是十分重要的。只有在煤矿电气设计时，不断努力发现问题，解决问题，本着对生产人员生命财产负责的态度，不断优化电气设计，才能够不断降低煤矿电气方面的生产事故。 参考文献： 1 于秀娟.煤矿井下电气设备防爆探讨J.价值工程,2010(33). 2 何景波.试论煤矿井下防爆电气设备中的应用技术J.科技创业家,2011(01). 3 周伟锋.焊接隔爆外壳加工工艺J.