隔爆型電氣設備主要用于石油化工或煤礦等危險環(huán)境中作業(yè)，這類(lèi)設備借助其隔爆外殼來(lái)確保其作業(yè)安全，其隔爆外殼具有不傳爆性與耐爆性，在隔爆結構上具有特殊的參數要求。例如，隔爆外殼雖然存在接縫，但是為了確保具有足夠的隔爆性能，隔爆外殼在接縫間隙上應小于可燃性氣體在實(shí)驗中的最大安全間隙，若可燃性氣體在進(jìn)入隔爆設備外殼之后遭遇電火花，被點(diǎn)燃后產(chǎn)生的爆炸火焰將會(huì )被嚴密限制在隔爆外殼之中，而不會(huì )與外殼外部環(huán)境中的可燃物混合，使外部環(huán)境發(fā)生爆炸?？梢哉f(shuō)，隔爆外殼既能保證外部環(huán)境的安全，也能保證設備本身的安全，因此隔爆外殼的設計十分重要。

一、分析爆炸壓力

所謂爆炸壓力，是指氣體生成物在產(chǎn)生的那一瞬間所產(chǎn)生的壓力，為了獲得理論值，實(shí)驗應該在正常溫度與正常壓力下進(jìn)行，實(shí)驗環(huán)境應該密閉的，并且具有一定容積，還需要處于絕熱狀態(tài)下。假設隔爆電氣設備在充滿(mǎn)9.5%濃度甲烷氣體的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗，其爆炸瞬間的溫度t將會(huì )達到2100~2200℃，而爆炸前的溫度一般在15~17℃左右。根據玻意耳-馬略特定律，求得爆炸后的瞬間爆炸壓力為：在這個(gè)公式中，和分別指爆炸前的壓力與絕對溫度，一般為1*105Pa，為(273+)℃;T則是爆炸后的絕對溫度(273+t)℃。

在隔爆外殼設計中分析爆炸壓力，主要目的在于發(fā)生內部爆炸時(shí)可以避免殼體發(fā)生較大的變形或出現嚴重的損害?；趯?shí)驗結果可以對殼體設計進(jìn)行一系列的優(yōu)化，如：加強材質(zhì)強度、提高殼體耐爆性、增加殼體容積與散熱面積，等等。

二、對殼體材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化設計

按照國際標準GB3836.2-2010中對爆炸性環(huán)境下隔爆外殼的材質(zhì)設計要求，裝載在采煤機、輸送機、掘進(jìn)機等機械設備上的電氣設備均應使用鑄鋼或鋼板來(lái)制作外殼，其余零件裝配的位置務(wù)必保證外力無(wú)法對其造成沖擊。若外殼容積不足2000cm3，則其制作材料應為灰鑄鐵材質(zhì)，且牌號必須高于HT250，或是使用非金屬材料，但是不可以在除出線(xiàn)口之外的非金屬外殼其他部分使用螺紋釘進(jìn)行固定。部分隔爆設備的外殼需要加入適量的鋅，為確保其具有足夠的抗拉強度，不會(huì )在溫暖潮濕的環(huán)境中失去活性，應盡量少用鋅與鋅合金，若一定要使用鋅合金，合金中鋅的含量必須低于80%，以免其在特殊環(huán)境中迅速降低品質(zhì)。

隔爆外殼需要同時(shí)滿(mǎn)足強度、彎曲性能以及力學(xué)性能三重要求，在使用鋼材進(jìn)行殼體組成件的制造時(shí)，務(wù)必做到焊接性能良好。由鋼材制成的殼體需要做到表面平整，若殼體表面存在裂縫、夾渣、疤痕、分層、氣泡等缺陷，那么這種殼體便是不合格的，若是防爆結合面出現上述問(wèn)題，則有可能是局部加熱不均勻造成的，在設計和加工時(shí)必須要避免這類(lèi)事件的發(fā)生。

此外，通過(guò)對殼體金屬表面進(jìn)行磷化處理來(lái)提高其強度。具體操作是將經(jīng)過(guò)初步加工的隔爆殼體放入磷酸鹽溶液中進(jìn)行冷磷化處理，殼體表面將會(huì )形成一層薄薄的磷化膜，這層保護膜既可以使涂料附著(zhù)力、減摩潤滑力與殼體防腐能力增加，又不會(huì )降低殼體的強度與硬度，可謂是有百利而無(wú)一害。

三、對外形尺寸、結構布局進(jìn)行優(yōu)化設計

目前隔爆設備外形通常選擇長(cháng)方體，如此可以在相同體積下具有最小的爆炸壓力。外觀(guān)和布局中應優(yōu)先進(jìn)行外觀(guān)設計，確定好尺寸大小之后再行結構布局優(yōu)化，以免內部格局影響外部尺寸，不得不花費多余的時(shí)間精力進(jìn)行再次修改。

按照功能需求，應該對隔爆設備的內部器件進(jìn)行結構布局優(yōu)化，其優(yōu)化順序應為：①接線(xiàn)腔、主控腔、隔離腔和隔爆腔;②腔體與腔體的相對位置、聯(lián)通方式以及隔板位置與隔板形式?；诟舯O備對于爬電距離、電磁電容性、散熱距離以及電氣間隙的相關(guān)設計要求，將相關(guān)器件按照規定進(jìn)行固定。安裝時(shí)需要保證器件容易更換與安裝，工具與維修者的手可以進(jìn)入足夠的深度。

此外，還應考慮到外殼的壁厚，按照一般標準，15mm壁厚即可滿(mǎn)足設計要求，但是對于個(gè)別特殊情況，可以將壁厚增加至20mm。

四、關(guān)于隔離閉鎖結構與電纜引入的優(yōu)化設計

按照GB3836.1-2010中關(guān)于各設備的通用要求，若設備設置有隔離開(kāi)關(guān)，則必須為隔離開(kāi)關(guān)與門(mén)安裝閉鎖裝置，以確保門(mén)只有在隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后才能開(kāi)啟。在設計時(shí)，隔離閉鎖結構應滿(mǎn)足如下幾條原則：靈活、可靠、簡(jiǎn)便、功能實(shí)用。

電纜可直接引入，也可間接引入，前者直接將電纜引入外殼內部，后者使用接線(xiàn)器將電纜引入接線(xiàn)腔。由于電壓不同，在為不足1140V的電纜接線(xiàn)時(shí)應遵照國內行業(yè)標準JB/T4002-2013進(jìn)行操作，若額定電壓超過(guò)3300V，則要按照GB/T4109-2008與GB/T22079-2019等國標進(jìn)行操作。

隔爆型電氣設備對于外殼性能有著(zhù)較高的要求，本文從爆炸壓力分析、材質(zhì)選擇、隔離閉鎖結構設計、外觀(guān)與布局等多個(gè)角度進(jìn)行了分析，旨在點(diǎn)明隔爆型電氣設備的正確設計方向，確保設備性能在現實(shí)作業(yè)中的正常發(fā)揮。