礦用隔爆型軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)與外殼優(yōu)化.pdf

1、隔爆外殼一直廣泛應(yīng)用于煤礦及各種工業(yè)場(chǎng)所，通常在其內(nèi)部安裝一些交流或直流的控制設(shè)備，如變頻器、軟起動(dòng)器等。通過(guò)將這些電氣設(shè)備安裝在隔爆外殼內(nèi)，可以有效防止殼體內(nèi)的電路系統(tǒng)由于故障所產(chǎn)生的電火化在點(diǎn)燃?xì)んw內(nèi)的瓦斯氣體后通過(guò)法蘭傳導(dǎo)至殼體外部從而點(diǎn)燃?xì)んw外的瓦斯氣體，引發(fā)更嚴(yán)重的瓦斯爆炸，因此殼體的質(zhì)量對(duì)于礦井的安全十分重要。而目前在制造殼體時(shí)，對(duì)于隔爆外殼的壁厚確定沒(méi)有十分明確的依據(jù)，往往是制造人員在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，為了確保安全，根據(jù)自

2、己的經(jīng)驗(yàn)，再增加一定的厚度，這樣致使殼體的壁面應(yīng)力儲(chǔ)備過(guò)大，過(guò)于笨重。這些電氣設(shè)備有時(shí)需要隨著采掘工作面的推進(jìn)而不斷移動(dòng)，有時(shí)其搬遷還需要經(jīng)過(guò)多次重裝，因此其質(zhì)量過(guò)大就顯得十分不便，為了解決這些問(wèn)題，本文選取一類較常用的隔爆軟起動(dòng)器外殼進(jìn)行研究。
　　首先根據(jù)隔爆外殼使用的電流電壓環(huán)境以及外殼內(nèi)部工作的電路系統(tǒng)對(duì)殼體內(nèi)的各種主要器件進(jìn)行選型，并根據(jù)電路系統(tǒng)及各器件的具體尺寸以及爬電距離等規(guī)定對(duì)器件進(jìn)行合理的布局，根據(jù)布局確定了隔爆

3、外殼的具體尺寸。通過(guò)查詢資料，確定該容積的隔爆外殼的具體壁面參數(shù)，按照隔爆外殼的試驗(yàn)要求，借助三維建模軟件 Solidworks對(duì)隔爆軟起動(dòng)器殼體建模，結(jié)合有限元分析軟件 Workbench仿真隔爆外殼的具體試驗(yàn)情況。在對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中殼體的不同壁面應(yīng)力分布均不相同，為了保證隔爆外殼能在礦井下安全使用，必須要保證外殼的最大應(yīng)力不能超過(guò)該種材料的許用應(yīng)力，便可以對(duì)該外殼的壁厚進(jìn)行合理優(yōu)化。本文決定利用 Workbenc

4、h中提供的零階方法對(duì)隔爆外殼做優(yōu)化計(jì)算。首先對(duì)外殼進(jìn)行參數(shù)化建模，對(duì)需要優(yōu)化的參數(shù)設(shè)定允許優(yōu)化的范圍，在設(shè)置了循環(huán)次數(shù)后，根據(jù)軟件提供的設(shè)計(jì)點(diǎn)，對(duì)外殼進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)得到的優(yōu)化結(jié)果，選出最理想的優(yōu)化數(shù)據(jù)。
　　在完成對(duì)殼體的優(yōu)化后，決定利用瓦斯爆炸對(duì)殼體進(jìn)行耐爆性試驗(yàn)。本文采用單向流固耦合的方法，通過(guò)創(chuàng)建瓦斯爆炸的數(shù)學(xué)模型，借助流體軟件 Fluent模擬瓦斯爆炸的具體情況，并導(dǎo)出爆炸過(guò)程中的溫度變化圖，根據(jù)相應(yīng)的溫度變化，確定爆炸反

5、應(yīng)最激烈的時(shí)刻，將該時(shí)刻的爆炸數(shù)據(jù)加載到隔爆外殼內(nèi)壁上，求解其應(yīng)力以及應(yīng)變。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果分析可知，由于爆炸過(guò)程中殼體內(nèi)的壓力處處不同，致使殼體壁面的應(yīng)力呈無(wú)規(guī)則狀分布，其應(yīng)力的最大值未超過(guò)選取材料的許用應(yīng)力，表明對(duì)外殼做的優(yōu)化計(jì)算十分成功。
　　在完成對(duì)隔爆外殼的耐爆性試驗(yàn)后，需要對(duì)其進(jìn)行隔爆性試驗(yàn)。利用瓦斯爆炸過(guò)程中得到的爆炸數(shù)據(jù)，獲得殼體內(nèi)的溫度云圖，選取法蘭門(mén)溫度最高處進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)隔爆結(jié)合面過(guò)長(zhǎng)。針對(duì)模擬結(jié)果，并根據(jù)國(guó)標(biāo)