煤礦用電氣設(shè)備的特殊要求

煤礦用電氣設(shè)備的特殊要求2008-10-15一、煤礦是防爆電氣設(shè)備的第一個(gè)用戶為解決煤礦照明安全，發(fā)明了安全火焰燈在煤炭開采之初，工作條件十分艱苦。礦工用鎬刨煤、用人力將刨下的煤背到地面。用明火（如油燈）照明。這不免會出現(xiàn)人員窒息死亡、瓦斯爆炸等現(xiàn)象。限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平，對這些自然現(xiàn)象，都不能做出科學(xué)的解釋，甚至陷入迷信的怪圈。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，才明白，隨著煤炭的開采，賦存在煤層中的氣體，也就是礦井瓦斯，其主要成份是甲烷，也隨之釋放到采完煤的空間（即采空區(qū)）中。采空區(qū)中的瓦斯聚集到一定程度，自然就會被明火照明裝置點(diǎn)燃，引起爆炸；采空區(qū)中的瓦斯過度聚集，造成采空區(qū)中的氧氣含量下降，在場的人員會呼吸困難，嚴(yán)重時(shí)，會導(dǎo)致在場人員窒息死亡。于是，人們開始著手解決明火照明裝置的安全問題、井下的通風(fēng)問題。經(jīng)過長期研究，英國人H.戴維（H.Dawy）于1815年發(fā)明了安全火焰燈（Safetyflamelamp）,其形狀如圖1。它主要由底座（油壺）、燈芯、透明罩、兩層防爆金屬網(wǎng)、金屬網(wǎng)外的防護(hù)罩和上部的傘形蓋組成。它的等值熱阻圖如圖2。圖1安全火焰燈R1——內(nèi)層金屬網(wǎng)熱阻；R2——內(nèi)層和外層金屬網(wǎng)間空氣的熱阻；R3——外(第二)層金屬網(wǎng)的熱阻；R4—外層空氣熱阻圖2安全火焰燈等值熱阻圖它的防爆原理就是基于金屬的熱導(dǎo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣熱導(dǎo)?；鹧嫔l(fā)的熱量主要經(jīng)金屬網(wǎng)傳導(dǎo)到火焰燈的金屬殼體，從而實(shí)現(xiàn)安全。它也有局限性。當(dāng)瓦斯?jié)舛雀邥r(shí)，會出現(xiàn)滿燈，這時(shí)，它將喪失防爆性能。安全火焰燈的使用現(xiàn)在已經(jīng)很少。但是，直到現(xiàn)在，國際上還常將安全火焰燈作為煤礦安全的一種標(biāo)志。如1989年在澳大利亞舉行的第21屆世界采礦安全會議的紀(jì)念品上，就印有安全火焰燈的圖案?，F(xiàn)在，金屬網(wǎng)的防爆方法還在被繼續(xù)使用，如音響裝置中喇叭的防爆。為解決煤礦安全用電，發(fā)明了隔爆外殼防爆金屬網(wǎng)的防爆功能也不是萬能的。19世紀(jì)80年代，電能的開發(fā)和應(yīng)用萌芽。1879年，英國人T.A愛迪生(T.A.Edison)發(fā)明了白熾燈。1888年,美國人特斯拉發(fā)明了交流電動機(jī)。電能很快在煤礦井下得到使用。然而，電路的接通、斷開、故障，都會產(chǎn)生電火花。裸露的電火花像明火照明裝置一樣，給煤礦帶來安全問題。金屬網(wǎng)防爆方法能否用在電氣照明燈具和電動機(jī)上呢？實(shí)踐證明，電氣設(shè)備用金屬網(wǎng)防爆已經(jīng)不適用了。1903年?1906年間，德國人貝林(Beyling)在研究了金屬網(wǎng)防爆的不足后，提出了間隙防爆，就是現(xiàn)在用的最多的隔爆外殼(Drhkfestekapselung)。隔爆外殼的防爆機(jī)制就是兩點(diǎn)：一是外殼具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能承受外殼內(nèi)部的爆炸壓力的沖擊；二是外殼內(nèi)發(fā)生爆炸，且爆炸產(chǎn)物如果發(fā)生外泄時(shí)，使外泄爆炸產(chǎn)物的線度較小，也就是使外泄爆炸產(chǎn)物所具有的能量較小，使其不具有點(diǎn)燃外殼周圍的爆炸性環(huán)境。如圖3所示的外殼內(nèi)發(fā)生爆炸，其爆炸產(chǎn)物沿間隙的噴出形式,是以點(diǎn)火點(diǎn)為圓心的同心圓片擴(kuò)展。圓片的厚度為外殼間隙的高度8所限定。8——隔爆間隙咼度(體積元的咼度)；△x—體積元沿徑向的長度;△y 體積元沿圓周方向的長度圖3球形外殼局部在'圓片'單位圓周長(△『)上，熱氣流體積元具有的能量為：取厶y=l,貝UE=8vAtpCTe (1)式中：SvAt—熱氣流的體積元；8——試驗(yàn)外殼的間隙高度，cm；v——熱氣流在間隙中的速度，cm/s；At 熱氣流噴出過程中的某一時(shí)間，sp——熱氣流的密度，g/cm3；Cp——熱氣流的比熱容，J/g.K；T——熱氣流的溫度，K。熱氣流經(jīng)過外殼間隙、從外殼間隙出來、與殼外爆炸性混合物接觸，其所帶能量的分配為：E=E1＋E2＋E3＋E4 (2)E] 被外殼法蘭間隙所吸收的能量；e2——熱氣流噴出外殼間隙后，膨脹做功所消耗的能量；e3——熱氣流與殼外爆炸性混合物接觸，傳遞給后者的能量；e4——熱氣流的剩余能量。當(dāng)爆炸性混合物種類及其濃度確定后，熱氣流具有的能量E及膨脹做功所消耗的能量e2則是確定的。那么，熱氣流傳遞給殼外爆炸性混合物的能量e3與法蘭所吸收的能量與殼外爆炸性混合物相對熱氣流的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。法蘭所吸收的能量耳愈大，熱氣流傳遞給殼外爆炸性混合物的能量E3則愈小，外殼的隔爆性能愈好；殼外爆炸性混合物與熱氣流的相對運(yùn)動速度愈小，熱氣流傳遞給殼外爆炸性混合物的能量e3愈大，外殼的隔爆性能愈差。為解決煤礦小容量電路的安全用電，發(fā)明了本質(zhì)安全防爆與防爆對隔爆外殼的需要一樣，20世紀(jì)30年代初，在英國井下電話引起了井下瓦斯爆炸，從而開始了本質(zhì)安全電路(intrinsicallysafecircuit)的研究。它為今天的本質(zhì)安全設(shè)備和本質(zhì)安全系統(tǒng)的建立打下了基礎(chǔ)。綜上所述，電氣防爆是從煤礦的開采發(fā)展起來的。二、 煤礦是防爆電氣設(shè)備的最大用戶在今天及今后的幾十年，煤炭是我國的主要一次能源。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤變油，也離不開煤炭的開采。煤炭開采離不開電能、少不了防爆電氣設(shè)備?，F(xiàn)今，全國大大小小的煤礦加在一起有20000多家。每一家煤礦要想采煤，它離不開通風(fēng)設(shè)備、提升運(yùn)輸設(shè)備、排水設(shè)備、壓縮空氣設(shè)備等。這些設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)都需要電能；需要用電的供電系統(tǒng)，包括高壓配電裝置、電纜、變壓器、移動變電站、饋電開關(guān)、起動器、電動機(jī)；為了安全，煤炭開采還需要照明設(shè)備；需要環(huán)境監(jiān)測設(shè)備和各種儀表；需要通訊信號設(shè)備；需要用電安全的保護(hù)設(shè)備。即使是小煤礦，這些設(shè)備加在一起就是幾百臺。對于大型煤礦，這些設(shè)備加在一起就上萬臺。全國煤礦在用防爆電氣設(shè)備和備用防爆電氣設(shè)備加在一起的總臺數(shù)將以億計(jì)。每年對這些設(shè)備更新1%，全國就需幾百萬臺。煤礦對防爆電氣設(shè)備的需求量是其他行業(yè)無法比擬的。正因?yàn)槿绱?，全國防爆電氣設(shè)備生產(chǎn)廠家如雨后春筍般地誕生。三、 煤礦需要防爆電氣設(shè)備制造企業(yè)給予最大的關(guān)注客戶是關(guān)注的焦點(diǎn)煤礦對防爆電氣設(shè)備需求量之大已如上述。作為防爆電氣設(shè)備制造企業(yè)的最大客戶，它直接帶給防爆電氣設(shè)備制造企業(yè)的是巨額利潤，少則幾十萬，多則上億元人民幣。同時(shí)，僅就防爆電氣設(shè)備制造行業(yè)而言，防爆電氣設(shè)備的制造和流通，就解決了數(shù)萬人的就業(yè)問題，對構(gòu)建社會和諧做出了巨大貢獻(xiàn)。因此，煤礦及煤礦安全是值得防爆電氣設(shè)備制造企業(yè)關(guān)注的。IS09000族標(biāo)準(zhǔn)是全世界通用的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。在IS09000的八大管理原則中，第一大原則就是：“顧客是關(guān)注的焦點(diǎn)”。在ISO9001的5.2中明確規(guī)定：最高管理者應(yīng)以增強(qiáng)顧客滿意為目的，確保顧客的要求得到確定并予以滿足。在IS09001的7.2.1中規(guī)定：“組織應(yīng)確定:a)顧客規(guī)定的要求，包括對交付及交付后活動的要求；b)顧客雖然沒有明示，但規(guī)定的用途或已知的預(yù)期用途所必需的要求(即隱含要求)”。根據(jù)IS09000的理念，防爆電氣設(shè)備制造企業(yè)的產(chǎn)品滿足防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是最低要求。曲解標(biāo)準(zhǔn)、降低標(biāo)準(zhǔn)要求，以次充好、使用劣質(zhì)材料、使用劣質(zhì)元器件、偷工減料、對產(chǎn)品質(zhì)量不負(fù)責(zé)任，都是與IS09000理念相違背的，是與當(dāng)前創(chuàng)導(dǎo)以誠信為先的思想相違背的。不講誠信，一旦某次煤礦事故與某企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量問題牽上了線，等待該企業(yè)法人的將是牢獄之災(zāi)和傾家蕩產(chǎn)。正確執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，滿足客戶隱含需求我們要正確理解標(biāo)準(zhǔn)，滿足客戶的潛在要求，不能曲解標(biāo)準(zhǔn)，降低產(chǎn)品的可靠性。下面我舉一個(gè)偏面理解防爆標(biāo)準(zhǔn)的例子。在GB3836.1-2000中：“21燈具的補(bǔ)充規(guī)定21.2除了GB3836.4規(guī)定的本質(zhì)安全型燈具外,燈具可打開的蓋子：a） 應(yīng)帶有自動聯(lián)鎖裝置,使得蓋子開啟時(shí),燈座的所有電極自動切斷電源；b） 或設(shè)置“嚴(yán)禁帶電打開”的警告牌?！狈辣瑹艟叩闹圃炱髽I(yè)就抓住了“b）或設(shè)置“嚴(yán)禁帶電打開”的警告牌”，在燈具中不設(shè)自動聯(lián)鎖裝置。這么做，對于II類燈具免強(qiáng)可以。因?yàn)椋S多II類防爆燈具一般一盞燈都有一個(gè)對其實(shí)施控制的開關(guān)，可以方便地對燈具做開、關(guān)操作。另外，11類防爆燈具使用在地面，在地面，就有白天和黑夜。對燈具的修理和維護(hù)可安排在白天進(jìn)行。但是，對于I類防爆燈具，這么做就不行了！煤礦井下永遠(yuǎn)是夜晚。一般，1類防爆燈具由礦用隔爆型照明綜合裝置供電。照明綜合裝置的容量一般為2.5kVA或4.0kVA，且只有一臺接觸器為供電線路送電。就算是2.5kVA,一個(gè)開關(guān)也要控制50盞以上的燈具。如果現(xiàn)在要為某盞燈具換燈泡或燈管，而該盞燈具又沒有“自動聯(lián)鎖裝置”而只有“嚴(yán)禁帶電打開”的警告牌。那么，井下電工要給這盞燈具換燈泡或燈管，勢必要將50盞燈具全部斷電。在50盞燈具照明的廣大區(qū)域?qū)⑹且黄诎?！這么做合理嗎？如果電工真的停電進(jìn)行操作，雖說不盡合理，但還是安全的。萬一電工為了省事而不停電、帶電作業(yè)，而恰在此時(shí)燈具安裝環(huán)境中的瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄏ孪?，這一操作就會引起瓦斯爆炸，這個(gè)后果則是不堪設(shè)想的。造成這個(gè)后果的責(zé)任該由誰來負(fù)呢？實(shí)實(shí)在在地完成產(chǎn)品型式試驗(yàn)的任務(wù)長期以來，我國一直實(shí)行一種由國家出資，為一些群體的人員進(jìn)行體檢。說白了，就是拿錢找人體中的毛病。對人體中的毛病可以做到早發(fā)現(xiàn)、早治療，減少損失。作為防爆電氣產(chǎn)品的型式檢驗(yàn)，也應(yīng)遵循這個(gè)原則。通過型式檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的不足，及時(shí)改進(jìn)，避免帶來后患。這樣，用戶放心、制造企業(yè)也放心。產(chǎn)品存在的問題不被發(fā)現(xiàn)，或不愿被發(fā)現(xiàn)，問題將始終存在產(chǎn)品中。問題產(chǎn)品引發(fā)煤礦事故，首先要追究的是產(chǎn)品制造企業(yè)。不負(fù)責(zé)任而放行問題產(chǎn)品的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)也脫不了干系，都將為后果負(fù)責(zé)。問題是能負(fù)得起這個(gè)責(zé)任嗎？產(chǎn)品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)認(rèn)真做好檢驗(yàn)工作煤礦是防爆產(chǎn)品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的間接用戶。防爆產(chǎn)品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在為直接客戶——防爆產(chǎn)品制造企業(yè)服好務(wù)的同時(shí)，還要為間接客戶——煤礦把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，使每一份檢驗(yàn)報(bào)告都具有權(quán)威性，向優(yōu)質(zhì)防爆產(chǎn)品發(fā)放通往煤礦的通行證，為煤礦安全做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。四、煤礦生產(chǎn)環(huán)境的特殊性煤礦生產(chǎn)環(huán)境是惡劣的。因此，使用在這個(gè)環(huán)境中的電氣設(shè)備都將經(jīng)受這種惡劣生產(chǎn)環(huán)境的考驗(yàn)。一臺新的電氣設(shè)備的防爆性能，由電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和組裝所決定。但是，這臺電氣設(shè)備投入使用后，隨著煤礦采掘工作場所的變化，它將經(jīng)受多次的重新組裝。由于操作人員培訓(xùn)和工作經(jīng)歷以及技術(shù)水平的不同，造成重新組裝不到位、在重新組裝過程中外界條件的作用（磕、碰、砸、跌落等），其防爆性能將在不斷的改變中。瓦斯和煤塵爆炸的危險(xiǎn)性隨著煤藏的井工開采，賦存在煤藏中的以甲烷為主要成份的瓦斯將涌入采空區(qū)，同時(shí)，還形成了彌漫在采空區(qū)中的漂浮煤塵。采空區(qū)中的甲烷體積含量處在5%?15%，即具有爆炸性；同樣，在采空區(qū)中的漂浮煤塵，其揮發(fā)分大于10%、粒度在1mm?0.075mm之間、在空氣中的含量大于35g/m3，也具有爆炸性。這樣，使用在該環(huán)境中的電氣設(shè)備必須具有防爆性能。潮濕、淋水和井下高溫對電氣絕緣的損害隨著煤藏的井工開采，地下水也會流入或滲入采空區(qū)，造成井下環(huán)境極為潮濕，相對濕度達(dá)95%以上。頂板滴水隨處可見。這些，都可能使電氣設(shè)備的電絕緣性能下降。隨著煤藏向深部開采，井下溫度愈來愈高。高溫高濕，加速了電氣設(shè)備絕緣的老化。高溫高濕條件，在煤礦井下出現(xiàn)霉菌現(xiàn)象。霉菌現(xiàn)象的存在，會加劇沿絕緣材料表面的漏電，嚴(yán)重時(shí)，造成外殼帶電。在接地不良的情況下，還會引起人員觸電。漏電火花，還可能引起瓦斯爆炸。煤礦用電氣設(shè)備導(dǎo)體固體絕緣的絕緣電阻變化趨勢如圖4所示。圖4導(dǎo)體固體絕緣電阻隨時(shí)間的變化圖4中A點(diǎn)為電氣設(shè)備入井前的絕緣電阻值。因煤礦井下普遍潮濕，電氣設(shè)備入井安裝、使用后，由于吸入環(huán)境中的潮濕，其絕緣電阻會從地面的高阻值（A點(diǎn)）逐漸下降，如圖中AB段。當(dāng)電氣設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)良好時(shí)，這種下降持續(xù)一段時(shí)間后會停止，絕緣電阻會保持在一個(gè)穩(wěn)定的高阻值水平，如圖中BC段。如果電氣設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)在額定狀態(tài)，這一段會持續(xù)相當(dāng)長的時(shí)間。在煤礦井下的潮濕環(huán)境中、在電氣設(shè)備內(nèi)冷凝水的長期作用下，加上絕緣結(jié)構(gòu)材料的熱老化和電老化，絕緣電阻會從穩(wěn)定的高阻值水平（C點(diǎn)起）沿直線CD逐漸下降。當(dāng)D點(diǎn)降到一定水平（如E點(diǎn)）時(shí)，絕緣將被擊穿，絕緣電阻為零（F點(diǎn)），引發(fā)供電線路相間短路或相線接地故障。由于井下礦水一般具有酸性，對隔爆型電氣設(shè)備而言，這就加重了隔爆接合面的腐蝕。電氣設(shè)備運(yùn)行中的呼吸作用，在隔爆外殼中積存冷凝水，還會引起新的防爆問題。井下供電質(zhì)量和惡劣工作狀態(tài)對電絕緣水平的損害上世紀(jì)三十年代,V.M.蒙茲格爾(V.M.Montsnger)首次提出了絕緣壽命與溫度的關(guān)系，即10°C準(zhǔn)則，認(rèn)為溫度每升高10°C,則絕緣壽命約減半。在煤礦井下，供電電壓波動、長時(shí)間過負(fù)荷和重載運(yùn)轉(zhuǎn)、連續(xù)反復(fù)起動等，都會使電氣設(shè)備嚴(yán)重發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣材料壽命縮短，最終導(dǎo)致電氣設(shè)備燒毀。供電電壓波動導(dǎo)致絕緣損壞煤礦井下供電電壓波動如圖5所示。圖5煤礦井下供電電壓波動示意圖圖5中AB時(shí)段為額定電壓供電時(shí)段。煤礦井下供電電壓在用電高峰時(shí)，實(shí)際電壓僅為額定電壓的75%?80%，如圖2中CD時(shí)段。用電電壓的下降，造成電動機(jī)起動困難、工作電流上升，成為電氣設(shè)備的另類過負(fù)荷，繞組溫度升高，導(dǎo)致絕緣加速老化、絕緣強(qiáng)度降低。在用電低谷(即負(fù)荷很小)時(shí)，實(shí)際電壓又會比額定電壓高15%?20%，如圖2中BC時(shí)段。以井下660V電壓為例，在用電低谷時(shí)，能升到800V以上。電氣設(shè)備的絕緣設(shè)計(jì)依據(jù)的是額定電壓。實(shí)際用電電壓的過分升高，同樣會造成電氣設(shè)備電絕緣材料的損壞，使電絕緣強(qiáng)度下降。隨著開采深度的加大，工作面逐漸遠(yuǎn)離采區(qū)變電所，供電線路逐漸拉長。加之用電負(fù)荷的增大，供電線路的壓降問題就突出起來。為解決長距離供電的電壓降問題，大型煤礦的機(jī)采工作面普遍采用移動變電站。在沒有條件配備移動變電站的工作面，電氣設(shè)備實(shí)際上在低于額定電壓的條件下運(yùn)行。這也會造成電機(jī)繞組溫度升高，導(dǎo)致絕緣材料加速老化、絕緣強(qiáng)度降低。長時(shí)間過重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致絕緣損壞采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的過負(fù)荷不可預(yù)料。采煤機(jī)在正常運(yùn)行中遇到夾矸或巖石，負(fù)荷突然會升高。正常情況下，運(yùn)輸機(jī)開動后開始落煤。但也常發(fā)生運(yùn)輸機(jī)還未開動，采煤機(jī)采下的煤還不斷地往運(yùn)輸機(jī)皮帶上堆，這就造成運(yùn)輸機(jī)電機(jī)起動困難。電機(jī)繞組絕緣加速老化；嚴(yán)重時(shí)，甚至造成運(yùn)輸機(jī)電機(jī)燒毀。3） 連續(xù)反復(fù)起動導(dǎo)致絕緣損壞反復(fù)起動電動機(jī)，使電動機(jī)繞組連續(xù)通過起動電流。起動電流為額定電流的5?7倍，使電氣設(shè)備嚴(yán)重發(fā)熱。這種嚴(yán)重發(fā)熱導(dǎo)致絕緣材料迅速老化。在這種反復(fù)起動過程中，作為控制電器的真空電磁起動器，也因?yàn)樵谶@種頻繁操作，使接觸器觸頭很快磨損、觸頭材料分解，真空管真空度下降，最終導(dǎo)致其斷流功能喪失（觸頭粘結(jié)）。如果真空器件質(zhì)量不佳，像真空度低、密封結(jié)構(gòu)不好、觸頭材料質(zhì)量低劣，這種情況就更為嚴(yán)重。巖石冒落對隔爆外殼的損害隨著煤藏的井工開采，地層壓力的平衡即破壞。地層壓力在達(dá)到新的平衡的過程中，會出現(xiàn)采空區(qū)頂板冒落現(xiàn)象，對電氣設(shè)備造成砸、壓、埋。這就要求電氣設(shè)備有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。脆性材料制成的隔爆外殼，在沖擊外力作用下出現(xiàn)不易發(fā)現(xiàn)的裂紋時(shí)，這將留下安全隱患。所以，在防爆標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，采掘工作面用的電氣設(shè)備，隔爆外殼不允許用鑄鐵制造。煤塵沉積對用電可靠性的損害在煤礦井下大氣中，懸浮著采掘中產(chǎn)生的粉塵，這其中當(dāng)然也有導(dǎo)電的煤塵。由于電氣設(shè)備外殼的呼吸作用，這些粉塵會進(jìn)入電氣設(shè)備外殼，并沉積在絕緣材料表面。日積月累，這些粉塵將形成帶電體和外殼間的導(dǎo)電橋，使電氣設(shè)備產(chǎn)生漏電。這種情況得不到及時(shí)處理，將會影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和引發(fā)事故。工作面的經(jīng)常變動對設(shè)備可靠性的損害在煤藏的開采過程中，工作面是不斷變化的。隨著工作面的推進(jìn)，為工作面開采服務(wù)的電氣設(shè)備也應(yīng)跟著移動。使電氣設(shè)備需要經(jīng)常撤除、重新安裝。每一次撤除，就會遇到一次停、送電作業(yè)。在這一停、送的作業(yè)過程中，常因不嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)章制度，造成重大瓦斯爆炸事故的現(xiàn)象屢見不鮮。電氣設(shè)備的易地重新安裝，是對電氣設(shè)備的重新組裝。主電路需要重新接線、電纜引入裝置需要重新處理、控制電路需重新檢查、接好線的電氣設(shè)備還需要試運(yùn)轉(zhuǎn)。這一過程不嚴(yán)格按規(guī)章制度實(shí)施管理，也會引發(fā)電氣事故。以上煤礦生產(chǎn)環(huán)境的惡劣和特殊，導(dǎo)致了煤礦對煤礦用防爆電氣設(shè)備的特殊要求。五、煤礦用防爆電氣設(shè)備的特殊要求國際電工委員會（IEC）共有200多個(gè)技術(shù)委員會，其中第31技術(shù)委員會（IECTC31）“爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備”專管防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂。現(xiàn)在已有的標(biāo)準(zhǔn)是IEC60079-0?IEC60079-27。按理說，這28個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)同時(shí)包括I類（煤礦用）電氣設(shè)備和II類（其他工業(yè)用）電氣設(shè)備。事實(shí)卻并非如此。對一些比較容易處理的問題，IEC60079系列標(biāo)準(zhǔn)就包含“煤礦”；一些比較難處理的問題，IEC60079系列標(biāo)準(zhǔn)就“煤礦除外”。現(xiàn)在我國防爆標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂的采標(biāo)方式一般是“等同采用（IDT）”和“修改采用（MOD）”。鑒于IEC60079系列標(biāo)準(zhǔn)是針對世界各國，不能將我國煤礦的特殊問題都考慮到，因此，我國的防爆標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)形式只能是“修改采用（MOD）”，也就是加進(jìn)我國多年來認(rèn)為行之有效的安全要求。還有一些煤礦的特殊要求會反映在《煤礦安全規(guī)程》中。這些特殊要求應(yīng)在相應(yīng)的防爆電氣產(chǎn)品的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中做相應(yīng)的規(guī)定。1.在GB3836.1-2000中的特殊要求在GB3836.1-2000的6.1中有一個(gè)“注”:“如果電氣設(shè)備承受一些不利的特殊條件（如運(yùn)行條件惡劣、潮濕影響、化學(xué)劑的影響、環(huán)境溫度的變化），則用戶應(yīng)說明這些要求，并且由用戶和制造廠間商定相應(yīng)的措施。”這些特殊要求，有的在GB3836.1（MODIEC60079-0）中說明了，有的在《煤礦安全規(guī)程》中做了規(guī)定。在GB3836.1-2000中說明的有以下一些方面。（1）1類設(shè)備的表面溫度“5溫度最高表面溫度不應(yīng)超過：——150°C,當(dāng)電氣設(shè)備表面可能堆積煤塵時(shí)；——50C,當(dāng)電氣設(shè)備表面不會堆積或采取措施（如密封防塵或通風(fēng)）可以防止堆積煤塵時(shí)。”這里說的表面是指沒有防爆措施的所有表面：1） 隔爆外殼外表面；2） 增安型外殼的內(nèi)、外表面；殼內(nèi)所有元、部件表面；3） 本質(zhì)安全型外殼的內(nèi)、外表面；殼內(nèi)所有元、器件、部件表面。煤礦礦井瓦斯的主要成份是甲烷。甲烷的熱點(diǎn)燃溫度是537Co關(guān)于150C的限制是考慮到堆積煤塵達(dá)到一定厚度時(shí)的燜燃。（2）1類設(shè)備外殼的開蓋時(shí)間“6.2.1內(nèi)裝電容器且具有快動式門或蓋的電氣設(shè)備外殼,由斷電至開蓋的時(shí)間間隔須大于電容器放電至下列剩余能量所需用的時(shí)間:——當(dāng)充電電壓在200V及以上時(shí)：I、IIA電氣設(shè)備：0.2mJ因?yàn)椋淄榭諝饣旌衔锏淖钚↑c(diǎn)燃能量為0.28mJ。（3）阻燃性能“7.4I類電氣設(shè)備塑料外殼應(yīng)具有阻燃性能?！狈乐褂袡C(jī)材料燃燒釋放的有毒氣體對人體的損害。（4）不許用鋁合金做電氣設(shè)備外殼“8.1制造I類電氣設(shè)備外殼的材料，按質(zhì)量比，鋁、鈦和鎂的總含量不允許大于15%,并且鈦和鎂總含量不允許大于6%?！泵旱V井下作業(yè)環(huán)境狹窄、銹鋼鐵物品多，防止鋁熱反應(yīng)放熱引爆：在空氣中，氧氣只占21%,且密度（g/m3）相對較低，鋁及其合金在空氣中只可能緩慢氧化。在其表面形成氧化層（AIO3）后，在氧化層（A^Og）保護(hù)

下的鋁及其合金，將不再被空氣中的氧氣繼續(xù)氧化。常溫下，鋁及其合金與銹蝕的鐵板（Fe2O3）放在一起，前者也不會被后者氧化。在高溫的作用下，鋁及其合金與銹蝕的鐵板（Fe2O3）將會產(chǎn)生鋁熱反應(yīng)：加熱在式（3）中，所以是強(qiáng)氧化劑。2Al+Fe2在式（3）中，所以是強(qiáng)氧化劑。2Al+Fe2O3===Al2O+2Fe+827.6kJ(3)Fe2O3中氧氣含量占30%，呈固態(tài)，密度（g/m3）相對較高,式（3）中使反應(yīng)能完成的加熱，是機(jī)械能（沖擊或摩擦）轉(zhuǎn)變成的的熱能。式（3）完成后釋放出的能量827.6kJ，將會使反應(yīng)產(chǎn)物AlO3+2Fe的溫度達(dá)到3000°C。達(dá)到3000的Al2O3+2Fe顆粒輻射出的可見光，就是人們?nèi)庋劭吹降哪Σ粱鸹ā８鶕?jù)文獻(xiàn)，礦井瓦斯在與燃燒的表面接觸時(shí)，最低點(diǎn)燃溫度只需537Co因此，上述的高溫顆粒所具有的能量足以點(diǎn)燃礦井瓦斯。這一點(diǎn)已為大量的、國內(nèi)外的礦井瓦斯事故和科學(xué)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。我在上世紀(jì)六十代中期所作的實(shí)驗(yàn)，也得到了鋁盤與銹蝕鋼板摩擦，引爆礦井瓦斯空氣混合物的結(jié)果。（5） 鋁合金使用的特許“8.3I類手持式或支架式電鉆（及其附帶的插接裝置）、攜帶式儀器儀表、燈具的外殼，可采用抗拉強(qiáng)度不低于120MPa，且按GB13483規(guī)定的摩擦火花試驗(yàn)方法考核合格的輕合金制成。”1） 這些設(shè)備在煤礦井下大量使用著；2） 用試驗(yàn)把關(guān)。（6） 護(hù)圈或沉孔“9.2特殊緊固件注：I類特殊緊固件的頭在使用中易于損壞而使防爆性能喪失，應(yīng)有保護(hù)措施，如護(hù)圈或沉孔。”1） 采掘機(jī)械（如采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等）都是這么做的；2） 1965版《煤礦用電氣設(shè)備制造規(guī)程》（試行）及1955版《煤礦用電氣設(shè)備制造檢驗(yàn)暫行規(guī)程》都是這么要求的；3） IEC60079-0：2003中的圖例，其緊固件的頭是放在護(hù)圈內(nèi)的。（7） 電纜壓緊裝置T6.5I類電纜引入裝置應(yīng)有壓緊裝置，防止電纜的轉(zhuǎn)動傳遞到連接件。”煤礦井下電纜被意外拔、扭、拽的現(xiàn)象常發(fā)生。增加一個(gè)防拔壓板非常必要。（8） 將隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)鎖住T8.4I類開關(guān)柜的隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)在其斷開位置時(shí)，應(yīng)借助一個(gè)扣鎖鎖住。”'隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)在其斷開位置'就是供電線路斷電。這時(shí)，供電線路很可能有作業(yè)活動。此時(shí)如果合閘，就會出現(xiàn)危險(xiǎn)。如果用扣鎖鎖住隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)，而鑰匙又由線路上的作業(yè)人員掌控，發(fā)生誤操作的機(jī)率會降至零。（9） I類開關(guān)柜不具有自動重合閘功能T8.5如果I類開關(guān)柜具有短路故障和接地故障的繼電保護(hù)，則繼電器動作后應(yīng)鎖定?！泵旱V井下的短路故障和接地故障不可能自動解除，必須由專人排除短路故障或接地故障。如果短路故障或接地故障保護(hù)繼電器不被鎖定，短路故障或接地故障保會重復(fù)發(fā)生、故障范圍會隨之?dāng)U大。I類設(shè)備嚴(yán)重遭受外界沖擊表4沖擊試驗(yàn)?zāi)芰繘_擊能量E，J設(shè)備類別III遭機(jī)械沖擊的危險(xiǎn)程度高低高低1保護(hù)網(wǎng)、保護(hù)罩、風(fēng)扇保護(hù)罩、電纜引入裝置2塑料外殼3輕金屬合金或鑄造金屬外殼4項(xiàng)3以外的其他金屬外殼其壁厚：——小于3mm的I類設(shè)備； 小于1mm的II類設(shè)備20745無保護(hù)網(wǎng)的透明件7426帶保護(hù)網(wǎng)的透明件(試驗(yàn)時(shí)不帶保護(hù)網(wǎng))421煤礦井下，在地壓作用下，頂板冒落的情況時(shí)有發(fā)生。所以，遭受外力沖擊的危險(xiǎn)性高。因此試驗(yàn)條件相對嚴(yán)酷。I類塑料外殼的試驗(yàn)“對于I類電氣設(shè)備應(yīng)做以下試驗(yàn)：二只樣品依次做耐熱試驗(yàn)、耐寒試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)，最后做有關(guān)的防爆試驗(yàn)。二只樣品依次做耐油脂試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)，最后做有關(guān)的防爆試驗(yàn)。二只樣品依次做耐礦用液壓液作用試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)，最后做有關(guān)的防爆試驗(yàn)。”耐油脂試驗(yàn)和礦用液壓液作用試驗(yàn)是和井下機(jī)械工作介質(zhì)有關(guān)的試驗(yàn)。I類電氣設(shè)備防潮要求“附錄C(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)C.lI類電氣設(shè)備，均應(yīng)按C.2的規(guī)定進(jìn)行濕熱試驗(yàn)。試驗(yàn)嚴(yán)酷等級應(yīng)符合產(chǎn)品相應(yīng)現(xiàn)行濕熱帶電工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，且至少為40°C、6d。C.2濕熱試驗(yàn)按GB/T2423.4......的規(guī)定進(jìn)行。”煤礦的潮濕情況已如前述，所以，為保證電氣設(shè)備的絕緣水平，電氣設(shè)備應(yīng)做耐潮試驗(yàn)。在這里，只是根據(jù)我國煤礦的具體情況，將IEC60079-0中6.1的注做了明確規(guī)定。在修訂GB3836.1-83時(shí),其送審稿明確規(guī)定，試驗(yàn)嚴(yán)酷等級為40C,高壓電氣設(shè)備21d，低壓電氣設(shè)備12d。“且至少為40C6d”，是針對煤礦用儀器儀表的。因?yàn)?，在有的煤礦用儀器儀表的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，將試驗(yàn)嚴(yán)酷等級定為40C、2d。2.在GB3836.2中的特殊要求（1）在GB3836.1中的特殊要求（2） 用動壓做耐壓試驗(yàn)按GB3836.2-2000的表6，動壓做隔爆外殼耐壓試驗(yàn)時(shí),用（9.8±0.5）%的甲烷-空氣混合物。爆炸性氣體混合物爆炸，會對外殼壁面產(chǎn)生壓力。壁面的動力效應(yīng)取決于爆炸的沖量。在圖6中我畫出了氫氣-空氣混合物和甲烷-空氣混合物在密閉8L球形容器中的爆炸壓力曲線。在密閉8L球形容器中，氫氣-空氣混合物的最大爆炸壓力為0.74MPa，達(dá)到最大爆炸壓力的時(shí)間是7ms；甲烷-空氣混合物的最大爆炸壓力為0.717MPa，達(dá)到最大爆炸壓力的時(shí)間是70ms。爆炸壓力持續(xù)時(shí)間t，msP1——?dú)錃獗▔毫η€；P2——甲烷爆炸壓力曲線圖68L球形容器中的爆炸壓力曲線爆炸沖量IS是爆炸壓力-時(shí)間曲線所包圍的面積:氫氣-空氣混合物的爆炸沖量：甲烷-空氣混合物的爆炸沖量：式中：P(t)——爆炸壓力的瞬時(shí)值，Pa；P0——爆炸性氣體混合物的初始壓力，0.1MPa。從圖6中的曲線可以看出，甲烷-空氣混合物的爆炸沖Is2量明顯大于氫氣-空氣混合物的爆炸沖量Is1，即甲烷-空氣混合物的爆炸動力效應(yīng)更大。例如在汽車發(fā)動機(jī)中，為了保證較大的爆炸沖量，亦即為了提高做功能力，在其燃料中往往要添加阻爆劑。不傳爆試驗(yàn)用“三元?dú)怏w”按GB3836.2-2000的表6，I類隔爆外殼的不傳爆試驗(yàn)用甲烷-氫氣空氣混合物。混合物濃度為(12.5±0.5)%,其中,(58±1)%為甲烷，(42±1)%為氫氣。用(58±1)%甲烷是考慮了甲烷-氫氣-空氣混合物的爆炸沖量；(42±1)%氫氣，是考慮提高甲烷-氫氣-空氣混合物的活潑程度、減小其最小點(diǎn)燃能量(即降低最大試驗(yàn)安全間隙)。外殼材質(zhì)“C.1.1采掘工作面用設(shè)備(包括裝在采煤機(jī)上、裝巖機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械上的電氣設(shè)備)的外殼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的外殼，可用牌號不低于HT250灰鑄鐵制成。......C.1.2非采掘工作面用電氣設(shè)備，可用牌號不低于HT250灰鑄鐵制成。”防止頂板冒落的巖石、煤塊砸壞外殼；鋼板具有較高的搞拉強(qiáng)度、彈性較好；鑄鐵殼被砸出的裂紋不被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會造成安全隱患；鑄鐵殼碎片落入外殼，易造成殼內(nèi)裸露帶電體間短路；小外殼、受沖擊危險(xiǎn)性較小的外殼，也要求用較好的鑄鐵制造。塑料隔爆外殼“C.1.4外殼容積不大于2000cm3時(shí)，可用非金屬材料制成。......”1)這里的非金屬材料主要指塑料；2）塑料外殼只允許用在2000cm3以下的外殼上。這是因?yàn)樗芰贤鈿そY(jié)構(gòu)強(qiáng)度與許多因素有關(guān)。（6） 關(guān)于直接引入“C.2……電氣設(shè)備符合下列兩項(xiàng)條件時(shí)，允行采用直接引入方式：a）正常運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生火花、電弧或危險(xiǎn)溫度；b）電氣設(shè)備的額定功率不超過250W，且電流不在于5A?！?） 什么是直接引入？2） 正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生火花、電弧或危險(xiǎn)溫度的電氣設(shè)備，如果直接引入時(shí)，引入裝置處理不好，外殼就會形成對外的孔洞，這就等于在煤礦井下放著一個(gè)固定的點(diǎn)火源；3） 為什么額定功率不超過250W，且電流不在于5A的電氣設(shè)備才允許直接引入呢？它正常運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生火花、電弧或危險(xiǎn)溫度；額定功率不超過250W，且電流不在于5A的電氣設(shè)備都是小容量設(shè)備，一般都制成永久引入電纜，引入裝置在制造企業(yè)內(nèi)就已裝配好，不必在現(xiàn)場引入電纜。（7） 螺紋隔爆結(jié)構(gòu)的防松“C.4設(shè)備的螺紋隔爆接合面須有防止自行松脫的措施。”為了可靠。3.在GB3836.3中的特殊要求增安型電氣設(shè)備要求在正常運(yùn)行條件下不會產(chǎn)生電弧或火花，而且要進(jìn)一步采取措施，提高其安全程度，防止產(chǎn)生電弧、火花或危險(xiǎn)溫度的可能性。（1） 在GB3836.1中的特殊要求（2） 特殊緊固“4.10緊固件內(nèi)部裝有裸露帶電零件的I類電氣設(shè)備，應(yīng)采用符合GB3836.1-2000中9.2規(guī)定的特殊緊固件?！庇捎诿旱V井下的特殊性，防止無關(guān)人員將具有IP54防護(hù)等級的外殼打開，產(chǎn)生意外火花。（3） 防滴水“5.1.1（旋轉(zhuǎn)電機(jī)）外殼防護(hù)等級b）安裝在清潔室內(nèi)并由經(jīng)過專門培訓(xùn)過的人員檢查管理的電動機(jī)：I類電動機(jī)的外殼須符合IP23的規(guī)定；II類電動機(jī)的外殼須符合IP20的規(guī)定?！?） 井下可能出現(xiàn)地下水意外噴出；2） 井下相對濕度高。硐室頂板可能有冷凝水珠滴落。（4） 蓄電池箱材料“561.1蓄電池箱（包括隔板和蓋），應(yīng)由鋼板制成。II類蓄電池箱允許用其他材料?！狈乐咕掳l(fā)生的意外砸、碰、撞損壞外殼，引起危險(xiǎn)。（5） 蓄電池內(nèi)的安全措施“563.5在I類蓄電池內(nèi)，每個(gè)帶電部件應(yīng)有絕緣層以避免產(chǎn)生泄痕電流和任何偶然接觸?！?） 電解液的存在；2） 防止因振動造成帶電部件位移，嚴(yán)重時(shí)，出現(xiàn)短路。4.在GB3836.4中的特殊要求（1） 在GB3836.1中的特殊要求（相關(guān)部分）（2） 外殼防護(hù)“6.1外殼……當(dāng)電路本質(zhì)安全性能可能由于導(dǎo)電部件的接近受到損害（如電路中要求有可靠爬電距離）時(shí)，則需要外殼防護(hù),并且按GB4208的防護(hù)等級不低于IP20。外殼的防護(hù)等級應(yīng)根據(jù)使用場所而定，例如，對于I類電氣設(shè)備其防護(hù)等級不低于IP54。”1） 應(yīng)正確理解這條的規(guī)定。并不是所有本質(zhì)安全設(shè)備都要求一定的防護(hù)；2） 對于I類電氣設(shè)備，如果殼內(nèi)裝有裸露帶電體、又要求防護(hù)，則防護(hù)等級都是IP54。（3） 小元件的表面粉塵層“621……在I類電氣設(shè)備內(nèi)部所要考慮的部位和元件上不應(yīng)形成粉塵層?！边@主要考慮到粉塵層的點(diǎn)燃溫度。（4） 小元件的表面溫度“6.2.4小元件b）對于T4或I類溫度組別，小元件應(yīng)符合表3的規(guī)定?？偙砻娣eS（不包括引線）對于T4和I類的組別要求S<20mm2表面溫度T<275°C20mm2<S<10cm2表面溫度T<200C（5） 使用接地線的限制“6.6接地導(dǎo)體、連接和端子注：I類電氣設(shè)備的本質(zhì)安全電路一般不允許利用地線作為回路，但因需要接地保護(hù)的除外?！币?yàn)榱鬟^地線的電流大小不可預(yù)知，它們并不總是具有本質(zhì)安全性能。（7）對澆封外殼的沖擊要求“10.10機(jī)械試