煤矿井下防爆电气设备的特点

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在煤矿井下作业是一项高风险工作，由于其在地底下深层开采，作业工人们就不得不面临着阴暗潮湿的工作环境，与这些工人相伴的，便是各种各样复杂的电气设备。在如此恶劣的环境中工作，人会感觉到疲倦，而电气设备们同样会感到“疲倦”。在日复一日的工作当中，电气设备的电线会受到不同程度的损耗，加上潮湿环境中一些微生物的腐蚀消耗，大大加速了电气设备的老化。同时人们在开采煤矿等资源时，过度依赖电气设备的辅佐能力，使电气设备经常运转在超负荷的状态之中，一系列综合的问题交织在一起，就很容易使电气设备产生漏电、温度过高的现象。电气设备漏出的电火花或者产生出的过高温度，很容易引燃矿井下的可燃性气体，随即发生爆炸，严重威胁到了井下作业的工作人员的生命安全。因此，人们对煤矿井下电气设备的防爆性能提出了很高的要求。

1煤矿井下防爆电气设备的特点

首先电气设备本身体积不应设计过大，在煤矿井下作业的空间是比较窄小的，工作人员平时的出入已经是比较费劲了，如果电气设备本身体积过大，很容易影响作业工人的工作效率。电气设备设计的小巧灵活，不但工人们搬运起来更加方便，也能够使维修工人在后期电气设备的检修中对故障设备拆卸替换更加简易快捷。再者井下电气设备要耐得住潮。由于在地底下，终日难见阳光，通风效果也不是很好，因此煤矿井下的环境是极度潮湿的。这种恶劣的环境，对电气设备的防潮性能提出了很高的要求。电气设备不光电线部分，每个地方都要做好防潮准备，防止电气设备因潮湿而受到腐蚀或生锈。电气设备还要经受住低高温的考验。煤矿井下的温度有的地方很低，有的地方却很高，电气设备要经得住低温环境和高温环境的“折磨”，能够在冷热不同的地方稳定工作。因此井下的电气设备往往会有一层绝缘层，一是防止人们触电，而是防止温差变化对电气设备运作产生不必要的影响。最后一点，防爆电气设备的设计，一个是要防止电气设备本身发生爆炸，再一点就是要电气设备本身能够抗击外部爆炸。因此防爆电气设备的外壳材料就必须要足够结实，能够抗住外界产生的庞大压力。当下制成防爆电气设备外壳的基本上是由铝合金、铸钢、钢板等坚固性材料构成，最多可以同时承受1.5倍的压力，既可以经过隔离爆炸物接线，又能直接接线。

2煤矿井下防爆电气设备技术的具体应用

2.1冷磷化工艺的应用

在隔爆面上对冷磷化工艺进行具体的应用，主要是防止金属发生磷化。在井下作业时，腐蚀是电气设备表面最大的敌人，为了保护好电气设备，人们往往会给电气设备表面穿上一层“磷衣”——磷化薄膜表层。人们首先要对电气设备的表面进行一定的处理，随后将准备好的磷酸盐溶液滴在处理完的隔爆面上，隔爆面上的金属发生了磷化现象，形成了一层薄膜。为了能够起到更好的保护效果，人们还会再次薄膜的基础上再多涂抹一层防锈油。防爆面防护能力的好坏直接影响了电气设备的防爆能力。带有磷化薄膜的防爆面防爆效果非常好，它很细腻，在保证了隔爆面间隙的同时也增强了防爆面的抗磨损性。磷化后的电气设备防爆面的稳定性非常强，它既可以防止具有强腐蚀性气体的侵入，也能够阻止腐蚀液体的渗透。其次，防爆面的金属在受到磷化作用之后，他的防爆强度大大增强，隔爆效果十分突出。值得一提的是，磷化的薄膜厚度是十分薄的，它的范围达到了0.05-0.07mm，基本上对零件的作用功能产生不了任何影响。但是应该注意的是，我们刚刚都是基于一种理想化的磷化工艺作业的过程。结合煤矿井下作业的实际情况，我们会发现，要想完美的实施磷化工艺还是比较难的一件事情。井下的环境十分的恶劣，我们很难考虑到环境会给电气设备表面产生什么样的影响，防爆面经常会受到不同的腐蚀消耗，一些高温的损害、锈蚀等因素，使得电气设备防爆性能大大降低，这也是对冷磷化工艺的一大挑战。对防爆面的冷磷化工艺的实施进行一个简述：进行冷磷化工艺，首先要准备好汽油，汽油的作用是为了在前期对隔爆面进行一定的清洗，除去留在隔爆面上的一些油脂，使金属表面展露出来。接着使用磷化膏，将其均匀涂抹在隔爆面的表面上，注意要保持表面涂抹平整，避免产生一些气泡影响薄膜质量。随后要控制好温度，将温度保持在10℃-20℃之间，同时把控好时间在105-135min之间。接下来就是要观察磷化表面的状况，磷化结果的好坏通过观察磷化表面的颜色就能判断，若磷化表面是粉色，则磷化成功。若呈现灰色，则表明你时间控制的不当，超过了磷化作用所需的时间。完成磷化的步骤后，操作者可以选择在磷化面上添加除锈油，对表面进行二次防护。还需注意的是，磷化液的储存也是有要求的，磷化液需要存储在避光的区域，且环境温度要低，保持密封状态。

2.2热管技术的应用

热管可以这样解释：传热的管。顾名思义，热管就像是导线一样，导线是将电子从一个地方移动到另一个地方，热管亦是如此，热管就是将热量从一个地方传到另一个地方，起到了散热的作用。由此可见，如果将热管的技术运用到井下作业的环境中，也都够有效起到一定的积极作用。防爆机中的热管，改良了传统的散热模式，提高了热传导的效率，它的使用，提高了电气设备在可燃气体中的使用效率。热管技术的相关工作机理就是利用了其所使用的介质导热的特性，对汽化潜热进行引导传递，是热量分布的更加均匀，降低了可燃气体爆炸的可能性。在具体的实践工作中，最有效的热元件非隔爆型热管散热器莫属。它在运作过程中，设备的发热量利用基板和热管传输，在热管的另一头，是冷凝端。工作过程中热量辐射会产生一种对流，随之运动到相应的工作环境中，此时工作介质就达到了一种饱和状态，随后蒸汽遇冷液化，热管内有一个似毛细结构，液体便会回到原来的蒸发部位，重复工作。隔爆型热管是众多传热元件中效果最好的传热元件，保证了煤矿井下电气设备元件的有效散热，减少了危险事故的发生。现在隔爆型热管已经广泛应用到煤矿井下变频调速中，有效解决了煤矿井下散热问题，还具有散热性能高、性价比高等特点，对煤矿整体作业水平和整机技术性能起到很大作用，提高了市场竞争力。

2.3其它煤矿井下防爆技术

（1）采用隔爆外壳：其原理是将电气产生的火花与外界隔开，避免引燃外界可燃气体，将其隔开的外壳耐爆性抑爆性都很强。最终有效遏制了爆炸的发生。（2）采用本质安全电路：在作业中尽量使用小电源小电压，通过增加电路中的电阻来减小电路中的电流，通过一些能耗办法，减弱一些元件上的能量。（3）采用超前切断电源系统：这就类似于家庭中的安全电流防护措施一样，当检测到有一处电流过大时便会自动跳闸。该技术原理与其类似，当井下的电源电路中有一处绝缘层损坏或是产生机械损害时，系统会自动检测出异常，提前断电，这样就将风险扼杀在了摇篮之中。（4）采用正压外壳：该技术利用了平衡的原理，它始终使系统的压力高于周围发生爆炸性或者强压性的压力，有效防止可燃气体进入内壳，实现防爆。（5）在设备外部填砂：在不违背使用的原则下，当壳内不慎发生电火花甚至是失爆时，外部的砂就有效的防止了内部产生的能量点燃外部可燃性气体，实现防爆。（6）设备外壳内充油：在这个技术中，在外部充油并不会使设备引起燃烧，反之，由于油的存在，它很好地将内部热源与外部可燃物隔开，实现防爆。（7）采用气密外壳：一些熔化挤压的地方就不适合用上述密封的方法密封了，这时就需要气密外壳进行密封。

3防爆技术存在的缺陷而引起的失爆

（1）设备常年使用发生损坏没有及时发现。（2）恶劣的井下作业环境对冷磷化工艺有很大的损害影响。（3）由于受到外界不确定的压力挤压碰撞，一些隔爆层会受到不同程度的损坏。有一些连接地方的螺丝钉发生折断，接线盒不稳定，最终机械强度减弱而产生失爆现象。（4）有些需要密封的地方密封不到位，一些接线孔使用了不合格的封堵挡板。（5）接线柱和绝缘管等经过长时间的使用由于电路温度过高而损坏，当它们产生空腔时，会发生一定的压力差而产生失爆现象。（6）设备出现裂纹而爆炸。

4结语

本文通过上述内容的介绍，不难看出冷磷化工艺和热管技术在井下电气设备防爆技术中已经是相当成熟了，但是或多或少还存在着一些不足。在煤矿井下作业是一项非常高危的工作，而井下电气设备防爆性能的好坏直接关系到了井下作业工人性命。因此，对于煤矿井下防爆技术应用的研究有着很大的意义。我们应该不懈努力，执着探索，根据目前防爆技术所产生出来的缺陷不断进行改善，争取为万千井下工人营造出一个百分百安全的工作环境。

参考文献

[1]郭耀鹏.煤矿井下防爆电气设备中的应用技术探讨[J].当代化工研究,2019(03):155-156.

[2]李庆明,郑方翔,孙永志.煤矿防爆电气设备存在的问题及对策探讨[J].内蒙古科技与经济,2018(13):104-105.

[3]申正义.煤矿防爆电气设备存在的重点问题及对策[J].能源与节能,2018(01):106-107.

作者:杨晓丹 单位:煤科集团沈阳研究院有限公司