隔爆型电气设备原理及设计.pdf

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1、电气牵引2009年第1期(总第l17期)隔爆型电气设备原理及设计(湘潭电机股份公司电气所钱明华41l101)摘要：隔爆型电气设备在有瓦斯的煤矿中是最重要生产设备，其产品质量的高低直接关系到煤矿的安危和矿工的生命。本文主要介绍了隔爆型电气设备的防爆原理、结构设计。对设立相互独立的主隔爆腔和接线盒隔爆腔的必要性作了详细的论述。关键词：瓦斯；隔爆电气；隔爆性能；可燃性爆炸混合物；隔爆外壳甲烷的化学分子式是CH4，分子量16．04．因其在沼1空气、沼气和瓦斯气中的含量占到55％～77％，故有些文献中将沼气和1．1空气甲烷等同起来。空气是无处不在

2、的。人类生存的空间离不开空1．3瓦斯气，我们生活在空气之中，正常环境中的空气，主要煤矿生产中的矿井瓦斯，系指矿井内以甲烷为由氧气、氮气、二氧化碳组成。空气中各种成分的多主要成分的有害气体的总称。在煤矿生产的术语中，少通常可按体积或者按质量来计量．如下表1所示：瓦斯通常专指甲烷。这和日常生活中称烧饭用的煤气为瓦斯还是有区别的。当甲烷和空气按一定比例气体名称氧(0)氮(N)二氧化碳(CO2)备注混合后，遇到火花就会爆炸．随着采掘深度的增加，按体积计％30．96760．04少量水蒸汽，瓦斯在井下空气中的含量也会增加，即煤碳安全生惰性气体尘埃产

3、的难度也在增加。按质量计％23-2276．7l0．06等忽略不计2瓦斯爆炸条件如不特意指明，讲到空气的组成时，一般指的是按体积计的组成比例。煤碳开采的实际证明，只有当甲烷的浓度、空气当新鲜空气进入矿井后。受到有害气体和煤尘中氧气的含量和点火源三者同时存在时瓦斯才会发的污染而变成混浊的空气。同时由于井下的放炮、采生爆炸，如果想办法控制或消除其中任何一个条件，掘作业。空气的成分和性质会产生变化，如氧气量会瓦斯就不会发生燃烧爆炸。减少，沼气、尘埃和一氧化碳等新的成分会使空气更当瓦斯和空气混合物中的甲烷含量在合适的范加恶化。围内时，瓦斯会发生燃

4、烧甚至发生爆炸，特别是当空1．2沼气气中含氧为20％，甲烷浓度为9．1％时，爆炸最为强沼气是在漫长的煤碳形成的过程中因有机物质烈。瓦斯爆炸三条件的具体参数见表2所示。受厌氧菌作用而伴生的一种可燃性气体。一般情况表2瓦斯爆炸必要参数元素02(％)CH(％)点燃下，1000克有机纤维在进化成煤的过程中，将伴生出0．257m。的沼气，由于比重小极易扩散，故在矿井中浓度或温度124．9～16625℃四处游荡，很难控制，是煤矿安全生产中的天敌。由我们从表1中知道空气中0的含量高达于这种气体较多被发现于沼泽底部，故称其为“沼20．96％，所以瓦斯是

5、否爆炸，这一条总是具体的。而气”。沼气是一种以甲烷为主要成分的混合性气体，甲烷在空气中含量为4．9％以下时．遇到明火会发生一16一隔爆型电气设备原理及设计燃烧，当含量在4．9％～16％之间时．则将发生爆炸．所全使用所设定的防爆等级而在产品的结构设计上所以这个浓度范围叫做甲烷的爆炸范围，其中4．9％的采取的各种技术方式。含师量浓度叫爆炸下限．16％的含量浓度称之为爆矿用电气设备的防爆等级通常分为矿用一般炸上限。当空气中甲烷含量低于4．9％时，因为在甲级、矿用增安级、矿用防爆级和矿用特殊防爆级。烷含量低的贫混合气体中甲烷燃烧时产生的热量不4

6、隔爆电气设备防爆原理能维持燃烧，而当甲烷含量高于爆炸上限时。甲烷过剩，多余的甲烷起着阻碍氧化的作用，因为甲烷的热4．1爆炸性混合物燃烧时的传播及温度场容量远大于空气．所以对火源起着冷却作用，使火源隔爆型电气产生火焰在陕小缝隙中熄灭的理论温度下降到点燃温度以下。甲烷和空气的反应方程基础是基于火焰在细小的管子中能正常燃烧的条如下：件，从而得出气体混合物的燃烧特性和火焰在管子CH4+202--~C02+2H20+198．4千卡／克分子中无法燃烧而自动熄灭时的极限管子直径。从中可以看出1份体积的甲烷和两份体积的氧在20世纪初拜林格首先提出了利用

7、平面结构气起化学反应．而由表1我们知道空气中的氧为件狭窄的缝隙来阻断火焰的传播途径。随后采用将20％左右，所以当甲烷的含量在9％左右时。其反应在正常工作时会产生电火花电气设备置于如图1所过程最完全，爆炸最猛烈。示的隔爆体内，利用该结构上厚05～lmm、宽50ram作为这一条要采取的预防措施就是要防止瓦斯的迭片来防止电气设备如电气开关在分断时产生的的积聚，故要保证井下有良好通风系统和瓦斯抽放火花向外部传递使之无法点燃体外的可燃性爆炸及抹堵措施。这由矿方保证，与制造电气设备的厂商气体。迭片之间的间隙为0．5mm，此间隙要足以吸收关系不大。掉

8、火花穿出此间隙时的热能，保证使之熄灭。防止瓦斯爆炸的第三条，点火源的防止。则是矿方和制造商共同要关注的关键。作为制造方要考虑的问题是怎样防止制造的电气设备在使用中产生的火花及高温。如驱动井下运输用的电机车的