朱福汉:何为矿用防爆变频器?

文:2014年6月

朱福汉

    朱福汉先生从96年进入变频器行业,到目前已近20年,对频器行业尤其防爆变频、起重变频领域颇具建树。现为无锡大元广盛电气有限公司总工程师。

矿用防爆电器概述
    矿用电器,例如,矿用断路器,矿用变压器,矿用馈电开关等等电器产品,区别与一般低压(高压)电器的原因是矿用条件。矿井一般条件根据环境去划分主要有几个部分要考虑,空气成分、温度和环境湿度等相对条件。空气成分对煤矿等矿产最主要的危害在瓦斯浓度上,当瓦斯浓度超过空气成分的5%以上时,遇到火花等明火,或者高温,瓦斯就会引起爆炸。给煤矿等矿产生产带来灾难性的危害。而电器开关类都是火花产生的根源,所以,矿用电器的应用就要引入防爆和本质安全的概念。同样,电器开关等工作条件一般对湿度和温度都有要求,但是,煤矿等矿井一般湿度都比较大,对电器设备的运行带来影响也很大,而环境温度也是电器设备老化缩短使用寿命的一个因素,所以,防爆产品的防爆外壳的检测就要求满足防爆和失爆、防潮、温度等几方面的条件。在防爆腔内形成一个满足电器工作条件的空间,并使电器及连接线、控制线等外接线做到本质安全性能。同时具备腔体内和腔体外环境隔离爆炸产生的明火和温度。故而,防爆变频器一般称为隔爆兼本质型变频器。防爆电器也同样具有隔爆兼本质安全型电器。

    防爆电器和普通电器一样分为高压和中压及低压电器。根据煤矿等巷道体积成本来计算,一般采用高压送电到矿井变电室,(电压等级为10KV和6KV比较多)变电室防爆变压器根据要求分别变压送出1140V、690V、400V等不同电压经过防爆馈电开关分别输送到相应的设备。矿用电器动力源和普通动力源一样,大多采用电机驱动。只不过矿用电机采用的是防爆电机。又因为矿用设备根据巷道空间的制约,一般要求电机功率相当时体积越小越好,我们知道电机功率一定,电压越高,励磁电流越小,线径也越细,铁芯正对面积也越小。电机的体积就相对减小。从而,矿用电机一般大功率电机都采用,660V和1140V电压等级的防爆电机。

    矿用变频器主要针对矿用设备而生产的专用变频器。根据矿用电机的启动模式,软起启动,变电阻调速在一定的时间内作为主要使用的电器控制技术。而矿用机械大致可分为,通风、水泵(乳化液泵)、绞车、候车、皮带运输机、刮板机、采煤机几大类。矿用风机水泵类变频器与普通的风机水泵变频器同样有所不同,通风一般是强压通风、水泵为乳化液泵,也是高负载力矩类电器,所以,采用的变频器要具备几点:低频大力矩,过载能力强、稳定性能好等优点。

防爆电器组成
    根据防爆电器的性能我们可以大致的把防暴电气分成两个部分,一:防暴外壳二:高低压电气

    防爆外壳也就是通过机械结构组成一定空间的腔体,墙体内的电气及电气器件产生的电火花及电弧与腔体外可爆气体产生隔离,同时承受电气及电器元器件引起的爆炸产生的压力,外壳不被破坏,不传播到腔体外。顾名思义,防爆外壳具有以下几个功能:腔体自称空间,可以容许电气及电器元器件引起的爆炸等明火或电弧现象,从而形成电气运行的相应条件;腔体可以承受一定的压力,电气或电器元件引起的爆炸产生的压力不破坏防爆外壳;阻隔爆炸产生的明火等生成物向腔体外传送。

隔爆外壳试验
    防爆证取得要通过相关的防爆检测单位检测合格,一般检测项目为电气和机械两类,机械检测包括:通用项目、冲击试验、跌落试验、温度试验和爆炸试验。

    出厂自身检验设备有时效震动试验和水压试验。所以,生产厂家一定具备时效试验台和水压试验台。对每件出厂产品隔爆外壳进行水压试验。水压试验检验的是隔爆外壳的结构强度及焊接等结合部渗漏情况,检验隔爆外壳是否因为工艺等原因生产不合格产品。

    水压试验台水压以被检测外壳设计承受压力的1.5倍,最小不能小于0.35MPa.加压时间10S。一般防爆变频器的外壳水压试验为1MPa10S,没有连续水滴现象发生,防爆外壳就是合格产品。

隔爆兼本质安全防暴变频器示意图1

    图1中隔爆变频器外壳标注为EXdI,[]内为本质安全等级,本质安全设备和关联设备按照安全程度分为in和id两个等级。in安全程度高于id等级。

隔爆兼本质安全防暴变频器示意图2

隔爆兼本质安全防暴变频器示意图3

    图中2、3部分为散热装置。1、端盖部分;2、压盘引出装备;3、铰链部分4右门盖;5、左门盖;6、启动停止牌;7、观察窗口;8、煤安牌;9、告示牌;10、QS牌;11、铭牌;12、按钮牌;13、防煤标志牌;14、底架;22、散热罩;27、接线焊接箱;29、接线柱;30、分合牌;31、分合手柄。

技术要求
    1、所有隔爆接合面符合GB3836.2--2010的规定;并对其妥善保护不得碰伤受损

    2、加工好后对其进行1MPa静压试验,历时10S,无渗漏,隔爆面无永久变形,结构无损坏。

    3、焊接后进行震动时效处理,再进行精加工。

    4、爬电距离和电气间隙应符合GB3836.3--2010的规定。

    5、各部隔爆面精加工后磷化处理,涂204--1防锈油,壳内涂1321耐弧漆。

    6、序号12内接地螺栓要有防锈措施(镀锌),其上方用红漆标注接地标注

    7、快开门间隙调整为0.3。

    隔爆外壳结构有螺纹接合面、非螺纹接合面、胶黏接合面、衬垫、O形环、转轴及轴承、操作机构、紧固件、导线连接等部分组成。根据图3示例,各种接合面在GB3836中都有要求。生产合格的隔爆外壳也不许符合GB3836中的各条款要求。

大元广盛防爆变频装置

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