摘要：随着我国科学技术水平的不断提高，安全生产的理念逐渐深入人心。煤矿安全问题与职工人身财产安全有着紧密的关联，但是长期以来，我国煤矿的井下环境恶劣，加上乱开采，毫无科学性可言，所以煤矿事故频繁。然而随着我国科学技术水平的不断提高，安全生产的理念逐渐深入人心。我国是煤矿生产大国，各级政府以及相关管理部门都十分重视煤矿的安全生产问题。煤矿的安全生产与人民群众的生命、财产安全息息相关，因此必须通过各种措施来提升煤矿生产的安全系数。
关键词：煤矿井下；防爆；电气设备
煤矿井下电气设备都是大型机器，当发生事故和损坏时，对于煤矿井下后续工作的进行有着很大的关系， 而且也关系到了国家企业人民的财产问题，一旦爆炸引起的火灾蔓延，就会形成巨大的破坏。所以一般井下电气设备都会设置隔爆系统，隔爆系统使得电气设备的外壳既能承受内部混合性气体被引爆产生的爆炸压力，又能防止内部爆炸火焰和高温气体窜出隔爆间隙后点燃外壳周围的爆炸性混合物。
一、煤矿井下防爆电气设备管理现状
防爆电气设备表示存在爆炸性气体后可以防止爆炸发生，防爆工作非常特殊，除了可以实现一般电气的功能外，还要利用一些安全技术，将防爆电气设备置于安全地方， 保证电气设备可以正常进行检测和通讯。以前我国使用的很多防爆电气设备都是由综合性电机厂生产的设备，此种设备只能应用于环境质量好、操作安全等场地的安全防护。由于煤矿井下具有复杂、不安全隐患多、负荷变化严重等特点，缩短了此种设备使用年限， 影响了煤矿井下作业的顺利进展。经过分析发现， 目前国内煤矿作业防爆电气设备的应用现状并不理想， 很多防爆电气设备在实际应用时，存在不符合煤矿井下作业的设备依然使用、橡胶电缆不符合防爆电气设备要求等现象。
当前情况下，我国的煤矿企业在发展过程中尚存在诸多的不足，生产情况依旧不容乐观。因此，企业必须要采取相应的措施，加强井下防爆电气设备的管理，确保企业的安全有效生产。然而，很多煤矿企业为了一己私利根本不顾员工的生命安全，在防爆电气设备上偷工减料，一旦发生事故，不仅会让企业遭受巨大的财产损失，更会让无数员工丧失生命，给整个社会造成恶劣的影响。实际上，随着我国的经济发展，很多煤矿已经被多次挖掘，容易开采的煤矿都已被开采。但是，人们的生产、生活需要更多的煤矿资源。这样，煤矿企业就开始到开采困难的环境中去开发煤矿资源，而煤矿工人就不得不面临着更加危险的工作环境。由此可见，煤矿井下防爆电气设备管理变得愈加重要，企业必须不断优化管理措施，保证生产的安全进行。
二、电气设备隔爆系统的设计
煤矿井下电气设备隔爆系统主要采用的是专用的预警隔离系统，供电系统内一旦出现第一次对地漏电故障，不会导致断路器的动作，同时，对于设备自身可能出现的电火花等情况，绝缘监视仪报警，提示故障类型。根据设备隔爆系统的需求，设计基于PLC 的煤矿井下电气设备隔爆系统方案如图所示。
本方案的主要关键点在于对隔爆型系统中的设备的研究：无线传感器的设计，以及其他周围的产品；隔爆型的摄像仪，这两者的共同作用，可以对当前电器设备的防爆情况进行实时的监控，并且能够对于显示屏和扬声器进行数据的输出，这样才能够将参数输入到处理器当中去。本次系统中包含的硬件由微处理器模块、射频接收和发送模块、存储模块、传感器模块以及天线模块等构成，在防爆系统中，微处理器用来对于场环境进行检测， 收集数据传递给中央处理模块，射频主要是就通过数据转换为信号， 在本设计中，采用的是TI 的CC2420 芯片，这种芯片能够对于功耗进行有效地控制，并且在存储数据时也有一定的便利，为了能够更好地控制功耗，所以在传感器部分也是一样，选择对于温度、压力有着极强敏感性的传感器。在本次设计中，采用的是经过综合考虑成本和性能的一种单片机， 即MSP430F149 单片机作为本次设计的Zigbee 节点中心。MSP430F149 单片机的优点就是在煤矿井下恶劣的环境里，依然能够对于数据进行采集和处理， 同时节能能力比较强，
这样才能满足功耗的参数，比如工作电压1.8-3.6 V、在2.2 V 的供电条件下能够在7μA 的工作电流下稳定运行在32 kHz 的工作频率。对于煤矿电气来说，最核心的部件就是定子和转子，从一定意义上讲，电机质量的好坏以及性能的高低主要是由定子及转子的设计及制造水平所决定的，在设计电磁方案的过程中，引入计算机辅助优化设计理念，制定了定子双套成型绕组设计方案，并以3300 V 级电机绝缘规范为主要依据开展具体的制作及绝缘处理工作，动平衡精度要达到G2.5 级标准，实际制造精度不得低于G1.0 级。解决方法主要有：常闭型继电器设置在电机的前轴承以及后轴承的位置，该继电器动作温度可以达到110 ℃， 用串联的方式将其连接到绕组热保护电路当中，这样不仅可以确保在轴承温度过高的情况下电机不被烧损，而且还可以避免轴承受损给电机的正常使用造成的不利影响；后轴承盖设置为水冷形式，从而为电机的可靠运行提供了有力保障；有关电磁计算，利用计算机优化辅助设计手段，这样一方面，电机启动转矩以及功率因数有了一定程度的提升，另一方面，与进口电机相比较而言，启动电流有一定程度的下降。
三、煤矿井下防爆电气设备质量管理措施
1、煤矿井下电气设备防爆措施。目前常用的煤矿井下电气设备防爆管理措施包括以下几个方面：第一，可以通过在电气设备上安装防爆外壳保护电气设备的安全，将电气设备的元部件装在防爆外壳内，有效控制盒降低电气设备爆炸的可能性；第二，采用过载保护措施和过热保护措施，通过采用绝缘性能高绝缘材料，以此增强电气设备的绝缘强度，有效控制电气设备元部件温度的升高，从而可以有效防止电气设备运行中因过热而导致出现电火花或电弧安全隐患，避免发生瓦斯爆炸等重大安全事故，保护作业人员的人身安全和电气设备的安全和正常运行；此外，通过采用通信系统和自动化智能控制系统，很好电气设备运行中电压值、电流值，确保即使电气设备发生火花或者电弧现象，也不会引发电瓦斯等电气设备爆炸事故；最后，还可以采取超前切断电源的防爆措施，通过超前对瓦斯煤尘从接触火源到发生爆炸之间的时间差值，可以在这段安全的时间内，且电气设备正常运行或者故障时过热温度，以及产生的火花、电弧在没有引爆瓦斯、煤尘之前，将电源切断，从而可以达到防爆管理效果，保证电气设备和施工人员的安全，使煤矿生产持续进行。
2、煤矿井下防爆电气设备的质量安全管理措施
（1）采购质量优的防爆电器设备。想要确保煤矿井下防爆电气设备的质量安全，必须从采购环节入手选用质量优的设备及其配件，从而达到保障安全的目的。企业为了选用更好的设备和组件就必须做好如下几方面的工作：第一，选用设备之前要充分了解各个生产厂家的信誉状况及产品质量，对市场上的设备进行充分的比对；第二，在通过比对的基础上，要选择防爆性能佳、质量优异、价格适中且售后服务好的设备；第三，在选用防爆电气设备时，煤矿企业要充分考虑煤矿井下工作环境，确保设备符合井下作业的质量要求，并且选用的防爆电气设备必须要与企业当前的开采技术相匹配。
（2）加强对防爆电气设备的质量安全监督。为了保障防爆电器设备的质量安全，就必须加强监督力度。一方面，要做好电气设备的验收工作，确保其质量合格。此环节，验收人员要认真核实设备的规格、型号、出厂标准、防爆技术参数等各项数据。验收人员必须注意，设备需要符合国家的质量认证标志，具备质量合格证、防爆合格证、安全证书等相关文件。验收工作人员必须杜绝不合格产品，确保只有验收合格的电气设备才会真正投入使用。另一方面，煤矿企业要根据自身的实际情况，不断对自身的电气设备台账进行完善，提高其可行性，从采购到安装使用的各个环节都要做好安全质量管理，并且企业要不断完善质量安全管理制度，责任到人，做好防爆电气设备的质量安全管理工作。
3、煤矿井下防爆电气设备技术管理措施
（1）煤矿井下防爆电气设备隔爆面冷磷化技术的技术要求。煤矿井下防爆电气设备隔爆面的冷磷化技术实现防爆效果的过程是现将防爆电气设备防爆面进行初步加工和维修之后，采用磷酸盐溶液对设备的金属表面进行磷化，从而在电气设备金属表面上形成层一定厚度的磷化播磨，实现对煤矿井下电气设备的防爆效果，而且这种磷化薄膜可以有效防止电气设备隔爆面出现细微腐蚀、大面积腐蚀现象，极大提高了电器设备的防锈能力和防爆能力，在实际的煤矿井下电气设备防爆技术管理中电气设备隔爆面冷磷化技术的作业流程包括以下方面：第一，先将煤矿井下防爆电气设备隔爆面上的油污和锈蚀面积除去，使隔爆面上的金属部分清洁干净，在隔爆面清理干净之后可以使用磷化膏均匀地涂膜在清洁干净的隔爆面上，涂膜磷化膏的厚度要控制在2-3 mm范围内，涂膜时间约3h适宜，在涂膜中需要轻轻振动隔爆面，确保磷化膏在隔爆面上的平整性，将磷化膏的温度控制在20 ℃左右为宜，若在涂膜中发现隔爆面上存在气孔和气泡的现象，维护和检修人员应该及时将气孔和气泡除去和清理干净，在磷化膏在隔爆面上涂膜工艺完成之后，需要使用软木片将隔爆面上的磷化膏缓慢刮掉，然后再用棉纱将磷化的隔爆面洗净、擦干，确保隔爆面清洁干净和干燥，为了确保磷化膏在隔爆面上体现出更为有效的防爆性能，需要在完成磷化膏涂膜工艺之后使用防锈油在隔爆面上涂抹一层，从而提高防爆电气设备隔爆面的防爆能力和防锈性能，避免防爆电气设备发生安全隐患和安全事故，保证煤矿井下作业的安全和正常进行。
（2）煤矿井下防爆电气设备管理中热管技术的应用。热管技术已经成为煤矿井下防爆电气设备技术管理的重要技术，热管技术的防爆过程主要是通过利用热管自身具有较好的传热和散热的功能，然再通过工作介质吸收电气设备释放的汽化潜能，以此将防爆电气设备运行中产生的汽化潜热传递，进而减小电阻，在温差较少的环境中提高煤矿防爆电气设备的传热散热能力，维持煤矿井下防爆电气设备运行的安全性与稳定性，而且防爆型电气设备的热管传热散热器主要安装在电气设备的变频调速装置中，不仅可以提高防爆电气设备在爆炸性气体环境中电气设备元件的传热散热能力，又能够提高煤矿井下作业电气设备的防爆性能，避免安全隐患的出现，防止瓦斯爆炸等重大安全事故的发生，保证煤矿井下电气设备运行的安全和效率。
结束语：
做好煤矿井下防爆电气设备管理对煤矿企业的安全生产至关重要，这不仅关系到企业的生产效益和发展前途，更关系到员工的生命安全和社会的稳定发展。面对安全问题令人堪忧的现状，企业必须采取各种措施做好防爆电气设备的管理，提升设备质量，做好设备的质量监督及安全检查、检修工作，并不断提升技术管理水平，促进企业的安全、稳定生产，为煤矿业的发展作出贡献。
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论文作者:孙德明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
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