非標防爆鐵箱的設計原則
所謂非標防爆箱，即指不按照行業標準要求進行加工制造的防爆箱體，目前在電力工程、礦業工程中得到了廣泛的應用。防爆箱設計是防爆箱制造加工的前期工作，其設計質量對防爆箱體的后期制造質量有直接影響，箱體設計不當，制造工藝必定會遭受影響，進而導致箱體質量與性能降低。因此在防爆箱制造加工前期，務必要做好防爆箱體的設計，確保其設計可行性。下面，筆者以防爆控制箱為例，對該類型防爆箱體的設計技術作詳細分析。
一、非標防爆箱的定義與特點
工業領域中，非標防爆箱按照用途、功能不同進行分類，可細分為防爆控制箱、防爆配電箱以及防爆配電柜三類。此三類設備均可在煤礦井下作業中加以應用。非標防爆箱在實際應用中主要具有以下幾大特點，即：箱體外形美觀，一般由鋼筋焊接成型，也有的由鋁合金外殼壓鑄而成；箱體本身具有*的過載與短路保護作用；箱體安裝施工時，所采用的布線方式既可是鋼管布線，也可是電纜布線；箱體應用到實際工作中，其型號、功能要按照用戶需求進行設計。為了進一步提升防爆箱的實用價值，可以根據用戶的定制要求，在線路中加裝電涌保護器、電壓表等。
二、非標防爆箱的隔爆原理分析
非標防爆箱可以在煤礦井下作業中加以應用，達到煤礦井下作業防爆效果。結合非標防爆箱的基本特征對其隔爆原理進行分析，發現非標防爆箱之所以能起到防爆隔爆作用，其原因在于：電氣設備在運行使用過程中會產生高溫與火花，如果設備內部因火花影響而產生爆炸，爆炸混合氣體向外流竄，路徑外殼的隔爆接合面時，該接合面能防止爆炸混合物燃燒并形成火焰反應帶。另外，防爆箱的防爆外殼還能主動承受住設備內部所產生的爆炸氣體的引爆壓力，讓內部火花因無法與外部接觸而熄滅，致使設備溫度降低，達到防爆效果。非標防爆箱應用到工程實踐中，即使設備內部發生了注入短路、爆炸等故障，防爆箱也能將這些故障隔絕在箱體內部，防止危險外泄。
三、防爆箱體的設計
防爆箱體設計的前提基礎建立在隔爆原理上，設計時必須結合防爆箱隔爆原理，優化設計方案，保證防爆箱設計方案的可行性。設計過程中，防爆箱結構以及隔爆面參數是需要熟練掌握的兩大設計重點，設計要盡量滿足防爆箱的隔爆標準要求，通過優化設計防爆箱結構來提高箱體的防爆效果，使其隔爆功能能得到充分發揮。另外，防爆箱設計還需做好箱體強度校核、爆炸壓力確定、箱體隔爆性能完善等工作，要將電纜布設并引入到防爆箱體中，重點控制好箱體外殼的結構強度。
1、設計中做好箱體外殼的強度校核
防爆型控制箱有圓形的和方形的,為了加工制造方便,大部分采用方
形的控制箱。對于圓形控制箱,根據公式進行強度校核: ，下表1為防爆箱體的焊縫系數。對于方形控制箱,在設計中一般用計算慣性矩的方法進行強度校核。設計時先計算出需要校核的一側箱體的慣性矩J,繼而計算出zui大應力σ max ,當zui大應力≤材料許用應力 時,設計壁厚滿足強度要求。
2、隔爆結構要求
煤礦井下用隔爆型控制箱屬于I類設備,其隔爆結構設計要嚴格遵守國家關于I類電氣的設計標準和要求。在隔爆型控制箱的設計中關鍵是隔爆接合面的設計。隔爆接合面的表面粗糙度Ra不得超過6.3微米。隔爆接合面的zui小寬度不能低于表2規定值,zui大間隙不能超過表2的規定值。
如果操縱桿和軸超過了表2規定的zui小接合面的寬度,其接合面和寬度應不小于操縱桿和軸的直徑,但不必大于25mm。若在正常使用中使用間隙可能因磨損而增大時,則應采取措施如采用可更換的襯套來避免間隙無限增大,在特殊情況下,還應增設一個在正常使用中不易磨損的封蓋。控制箱內或直接引入的接線端子部分的電氣間隙和爬電距離應符合GB3836.3-2000的有關規定。對于螺紋接合面,螺紋精度要不低于3級,螺距大于或等于0.7mm,其zui小嚙合扣數、zui小軸向嚙合距離要滿足相關規定。隔爆螺紋接合面須有防止自行松脫的措施。
3、箱體材質
采掘工作面用電氣設備用的隔爆型控制箱體外殼必須采用鋼板或鑄鋼制成。其他零部件或裝配后外力沖擊不到的及容積不大于2000cm3的箱體外殼,可用牌號不低于HT250的灰鑄鐵制成;非采掘工作面的電氣設備的隔爆箱體外殼可用牌號不低于HT250的灰鑄鐵制成。雖然標準中做如上規定,但是考慮到箱體的安全性能,建議非鑄造殼體采用Q345鋼板作為殼體材料,既保證了良好的強度又有較好的焊接性能。
4、電纜引入裝置
應用于煤礦的I類控制箱的電纜引入裝置一般為壓盤式和螺紋式連接,無論哪種方式連接的引入裝置都不應有尖銳棱角,以防損傷電纜。設計電纜引入裝置時應采取措施防止電纜受拉或扭轉時損壞接線端子。電纜引入裝置裝配到電氣設備上時,其結構和固定不應損害電氣設備的防爆特性。引入裝置安裝后應只有用工具才能拆卸下來。可彎曲電纜進線口應有一個至少為75度的圓弧(俗稱喇叭口),半徑至少為允許使用電纜zui大直徑的14,但不必超過3mm。
四、結束語
綜上所述，非標防爆箱目前已經在煤礦井下作業中有了極為廣泛的應用，其所具有的隔爆與防爆功能使其應用優勢大增，受到了研究界人士的高度關注。在本篇文章中，筆者重點結合防爆箱隔爆原理，對其箱體的設計技術要點做了詳細論述，得出了結論，希望這一系列結論能為同行工作提供參考。
非標防爆鐵箱的設計要求和原理非標防爆鐵箱的設計要求和原理
