煤礦井下電氣設備防爆殼體結構研究

張　震，趙紹亭，婁新民

（山東唐口煤業有限公司，山東 濟寧　272000）

煤礦井下電氣設備防爆殼體結構研究

張震，趙紹亭，婁新民

（山東唐口煤業有限公司，山東 濟寧272000）

當前煤炭開采技術，對煤炭電氣設備的安全性能提出更高要求。文章依據現階段應用電氣設備的實際情況，研究其防爆安全性能和電氣設備防爆殼體，分析了煤礦井下電氣設備防爆殼體結構，以便能夠提高設備安全性。

煤礦井下；電氣設備；防爆殼體；結構

煤礦井下電氣設備安全性是保障安全正常生產的前提，管理煤礦井下的關鍵就是電氣設備防爆殼體結構。大部分煤礦井下爆炸都是因為設備失爆產生電火花引起瓦斯爆炸，危害人們、國家以及資源等安全。

1　電氣設的防爆途徑

（1）采用隔爆外殼。隔爆外殼實際上就是在防爆外殼中安裝電氣元器件，促使內部出現爆炸，防爆外殼基本上都是適合應用在井下電動機、高低壓開關中。

（2）增安。增安實際上就是使用合理方式保護電氣設備，依據特定需求來避免出現電弧、電火花等問題，例如，利用限制表面升溫、規定最小電氣間隙、增加絕緣強度等方式會阻止出現上述問題，這種方式適合使用在煤礦井下照明燈、變壓器以及電動機中。

（3）保證安全電路。保證電路主要就是說外漏的電路火花不用會引起煤塵和瓦斯爆炸，主要就是因為這種電路具備比較小的電流參數以及電路電壓。適合應用在自動控制系統、測量儀表系統以及通訊信號中。

（4）超前切斷電源。依據從煤塵、瓦斯開始接觸火源一直到發生爆炸的延時特性，正常故障的電氣設備在電火花或者熱源沒有導致故障之前就應該切斷電源。

2　隔爆型煤礦電氣設備的防爆結構設計研究

（1）設計防爆殼體的要求。設計電氣設備防爆殼體結構的時候需要滿足以下需求。第一，盡可能降低設計防爆殼體結構的體積，最大化空間利用率。第二，切實解決備散熱和密封性等問題。第三，緊湊設置內部元件結構布局，并且切實符合設計需求。

（2）防爆電氣設備爆炸壓力。在煤塵、瓦斯等環境中運行煤礦井下電氣設備，需要具備耐爆性和隔爆性。防爆電氣設備爆炸壓力實際上就是瓦斯形成氣體的瞬間壓力。瓦斯爆炸的時候會形成瞬間壓力，瓦斯爆炸以后會促使內部出現很高溫度。在壓力和正常溫度影響下的密閉絕熱容器內，能夠出現2150～2650℃的溫度。在固定容積基礎下依據波義耳——馬略特定律來分析壓力和溫度的關系：

其中爆炸后壓力是p，爆炸前壓力p0是1×105Pa，爆炸后絕對溫度T是t+273，爆炸前絕對溫度T0是t0+273，爆炸后溫度t是2100～2200，爆炸前的溫度t0是15～17。

簡化上述公式可以發現p=p0［273+2100～2200/273+ 15～17］=（8.3～8.5）×105Pa，從而可以發現設備容積不會影響壓力，在不同容積中進行外殼實驗，具備不到104Pa的壓力差，如果存在低于0.5L容積的時候，隨著不斷降低容積，會降低爆炸壓力，降低到0.01L的時候，具備4×105Pa的壓力。如果具備一定體積設備的時候，不同形式外殼具備不同的散熱面積，會不同程度影響壓力。

（3）設計防爆殼體。依據實際情況，在具備一定體積的時候，長方形外殼具備最小爆炸壓力，最大散熱面積，基于此可以發現適合應用在防爆設備中的就是長方體外殼。一般情況下長方體外殼主要依據鋼板進行

焊接形成六面體，因為存在比較高成本、比較大厚度殼體，適合利用加強肋形式來降低成本和厚度。爆炸氣體沖擊殼體的時候，一般會形成一定爆炸壓力，主要就是剛度、強度等斷裂或者變形。基本上都是利用鑄鋼或者普通碳鋼制造防爆殼體。每塊壁板上豎向以及橫向加強肋被合理分成眾多板壁，建立平面板架，平面上均勻分布荷載，依據實際情況計算兩邊量荷載，然后計算梁的安全系數。在具備一定強度壁板加強肋的時候，可以利用壁板加強肋網絡合理區分壁板，校對實際強度。

3　結語

綜上，文章主要分析了煤礦井下電氣設備防爆殼體結構，為進一步提高煤礦開采效率提供依據和保障。

［1］李堂輝，崔鵬飛.煤礦井下電氣設備防爆殼體結構研究［J］.煤礦機械，2015，36（5）：181-183.

［2］鄔迪.煤礦井下電氣設備隔爆性能研究和設計［J］.煤礦機械，2012，33（4）：61-62.

［3］焦鋒，呂鯤，趙波，等.礦用可移動救生艙防護系統及其防爆性能分析［J］.河南理工大學學報（自然科學版），2015，34（3）：374-378.

［4］黃璜，劉樹楠，鮑巖，等.礦用隔爆電動機防爆減壓閥［J］.防爆電機，2014，49（3）：33-35.

Research on Structure of Explosion Proof shell of coal mine Underground Electrical Equipment

ZHANG Zhen，ZHAO Shao-ting，LOU Xin-min

（Angkou Coal CO.LTD.，Jining，Shandong 272000，China）

The current coal mining technology puts forward higher requirements to safety of coal electrical equipment.In this paper，based on the present application of electrical equipment，the explosion-proof safety performance is studied，the explosion-proof enclosure structure of the electrical equipment used in coal mine is analyzed，so as to improve the safety of the equipment.

coal mine underground；electrical equipment；explosion proof shell；structure

TD684

A

2095-980X（2016）04-0073-01

2016-03-25

張震（1979-），男，內蒙古五原人，工程師，主要從事礦井機電業務工作。