煤矿防爆电磁阀标准体系分析

煤矿井下环境中可燃可爆气体、固体(煤尘)的存在，决定着煤矿井下的绝大部分电气设备具备性能。电磁阀的性能与煤矿生产息息相关，据不统计，我国煤矿约50%的瓦斯煤尘爆炸、7(7'/o的火灾事故由电气设备引起。我国自1990年开始对煤矿井下涉及的产品实行强制性的标志准入制度，矿用电磁阀是标志管理的重中之重。煤矿监管监察机构也一直把电磁阀作为监察的。通过标志管理和设备监察的实践看，我国煤矿电磁阀的整体情况不容乐观，在很大程度上制约着煤矿水平的提高。从电气标准体系、电磁阀的设计制造、使用与维护管理等方面开展分析，根据分析结果提出针对性的意见建议，试图从电磁阀设计制造中的、使用过程的维修与管理等方面，进一步提高我国煤矿电磁阀的水平，为煤矿生产奠定加坚实的基础。
　　我国煤矿电磁阀的设计制造主要依据电磁阀基础标准GB3836-2000《爆炸性气体环境用电气设备》、相关产品或行业标准、《煤矿规程》等矿山有关规定。其中，GB3836标准体系是在修改采用IEC60079标准体系的基础上，增加了我国煤炭行业来认为行之的一些要求，适用于iv类(煤矿用)电气设备和(一七)类(其他工业用)电气设备。根据对电磁阀设计、制造和使用、维护的现状分析，目前电磁阀标准体系上存在以下问题。
　　1、相关标准未对隔爆型电气设备的隔爆外壳厚度、使用寿命等作出规定
　　我国煤矿电磁阀多为隔爆型，其原理是通过隔爆外壳强度及控制隔爆接合面结构参数来实现隔爆目的。对隔爆外壳的基本要求是能够承受内部的爆炸压力而不发生变形或破裂(即外壳具有耐爆性)，并能阻止内部的爆炸向外壳周围介质传播(即外壳具有隔爆性)。隔爆外壳的耐爆性一般与外壳材质、结构、容积、隔爆腔数量等有关，但隔爆外壳厚度(包括壳体和法兰厚度)对隔爆外壳耐爆性、使用寿命的影响大。目前我国生产的隔爆型电气设备，仅在其标志认证过程中，由检测机构按GB3836.2-2000曝炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”》进行外壳耐压、内部点燃不传爆等项目的检验，以此判定其性能是否合格。但应注意这仅是对新制造产品的检验，且为样品。
　　新制造的、合格的电气产品投入使用后，因其使用环境恶劣，空气潮湿，粉尘飞扬，有些还存在腐蚀性物质，对隔爆外壳的腐蚀作用不可避免。隔爆外壳的隔爆接合面长期受到腐蚀作用会发生锈蚀，使产品隔爆性能降低甚至丧失。矿井涌水属酸性水质时，隔爆外壳易形成点蚀。此外，采掘工作面使用的电气设备经常被移动，有些设备的搬迁还需经过多次的重装，由于操作人员的水平和能力不同，可能造成重装不到位，不合理的装配过程造成磕、碰、砸、跌落等，其性能得不到。出厂(制造)合格的隔爆型电气设备自从投入使用开始，其性能就会逐渐下降。这就要求在设计制造之初，就应通过计算考虑足够的裕度，而不能仅考虑通过检验机构的检测(我国矿用隔爆型电气设备的耐爆性检验，是根据小功率点火源引爆规定的试验气体来实施)，还要隔爆型设备的使用寿命和合理的评判方法。但目前我国相关标准未对此作出明确规定，可能会造成事故隐患。
　　2、对可能发生弧光短路的大容量矿用隔爆型电气设备未有针对性地作出专门规定
　　电弧是煤矿井下产生电气事故和引起瓦斯煤尘爆炸的重要因素。随着高产采掘技术的发展，煤矿井下电气设备的容量逐渐增大，为了其用电需求，大型移动变电站、大功率开关、大功率变频电子器件等深入采掘区域。这些电气设备在潮湿、粉尘飞扬的环境中长期运行，电气绝缘性能会逐渐降低，严重时会导致电击穿现象。由于电气保护调整不符合要求，或保护失效、开关分断能力不够等原因，也可能造成电气设备大功率放电发生弧光短路。
　　大功率弧光放电可以产生持续的电弧，电流密度大、放电能量集中，点燃周围爆炸性混合物的。大功率电气设备一旦发生弧光短路，隔爆外壳内会产生高压造成外壳受损，电弧能量还可使外壳瞬间达到很高温度，甚至造成外壳烧穿、观察窗破碎。此类事故在我国煤矿井下时有发生。
　　从20世纪50年代起就隔爆外壳在电弧短路故障状态下的性能，并作出了相应规定。针对大容量电气设备在煤矿井下使用越来越多的现实，我国也曾进行过相关试验，并提出当隔爆接合面宽度在25~40mm、间隙不超过0.2mm时，才能在弧光短路条件下的。但目前IEC60079标准和我国标准均未对可能发生电弧短路的矿用隔爆型电气设备应采取的预防措施、技术要求及试验方法作出明确规定。