一、结构强化技术
(一)框架式结构设计
矿用高低压柜采用框架式结构,以高强度金属材料构建稳固的框架体系,如选用 Q235B 碳素结构钢或不锈钢制作框架。通过合理布局横梁、立柱等部件,形成刚性骨架,有效分散外部冲击力。例如,在柜体四角及关键受力部位加强框架连接,增强整体结构的抗变形能力,使冲击力能够均匀传递,避免局部应力集中导致柜体损坏,保障内部电气元件安全。
(二)加强筋与支撑结构优化
在柜体内部增设加强筋和支撑结构,可提升抗冲击性能。对于柜门,可采用十字形或井字形加强筋焊接在柜门内侧,增强柜门的刚性,防止冲击导致柜门变形而影响密封和正常操作。对于大型柜体,增加斜撑、横撑等支撑结构,将柜体分割为多个稳定的力学单元,提高柜体在受到冲击时的稳定性,在井下爆破、设备运行振动等冲击环境下,柜体结构依然完整,维持内部电气系统的正常运行。
(三)隔爆外壳结构加固
借鉴隔爆外壳设计理念,优化隔爆接合面和外壳整体结构。通过增加隔爆接合面的宽度和深度,提高外壳在受到冲击时的密封性和完整性,防止内部电气元件因冲击而移位或损坏。同时,合理设计外壳的厚度和形状,根据受力分析结果,在易受冲击部位适当加厚钢板,采用弧形、半圆形等形状设计,有效分散冲击力,避免外壳出现破裂、变形等情况,保障高低压柜在危险环境中的可靠运行。
二、材料升级技术
(一)高强度主体材料应用
选用高强度、高韧性的金属材料作为高低压柜主体材料,如高强度合金钢或复合材料。高强度合金钢具有优异的抗拉强度和屈服强度,能够承受较大的冲击力而不发生断裂;复合材料兼具高强度和轻量化特点,在减轻柜体重量的同时,提升抗冲击性能。例如,采用碳纤维增强复合材料制作柜体部分部件,可有效吸收和分散冲击力,减少对内部电气元件的影响,同时降低运输和安装过程中的能耗。
(二)缓冲材料填充
在柜体内部,尤其是电气元件与柜体之间,填充缓冲材料。常用的缓冲材料有聚氨酯泡沫、EVA(乙烯 - 醋酸乙烯共聚物)等。这些材料具有良好的弹性和缓冲性能,当高低压柜受到冲击时,缓冲材料能够吸收冲击力,减缓冲击传递到电气元件的速度和力度,起到保护电气元件的作用。例如,在断路器、继电器等关键元件周围填充适量的聚氨酯泡沫,可有效降低冲击对元件的损坏风险,提高设备的可靠性。
三、减震装置应用技术
(一)弹簧减震器安装
在高低压柜底部安装弹簧减震器,利用弹簧的弹性变形来吸收和缓冲冲击力。弹簧减震器具有良好的减震效果,可根据高低压柜的重量和预计受到的冲击力,选择合适规格和参数的弹簧减震器。通过合理布置弹簧减震器的位置和数量,使柜体在受到冲击时能够均匀减震,减少柜体的振动幅度,保护内部电气元件免受振动和冲击的影响,设备稳定运行。
(二)橡胶减震垫使用
在柜体与安装基础之间铺设橡胶减震垫,橡胶具有良好的弹性和阻尼性能,能够有效隔离和吸收冲击力。橡胶减震垫可根据柜体尺寸和形状进行定制,安装方便。当高低压柜受到冲击时,橡胶减震垫发生弹性变形,将冲击力转化为自身的内能,从而减小冲击力对柜体和内部电气元件的影响。同时,橡胶减震垫还能起到一定的隔音作用,降低设备运行时产生的噪音。
四、智能监测与防护技术
(一)冲击传感器实时监测
在高低压柜内部安装冲击传感器,实时监测柜体受到的冲击情况。冲击传感器能够快速、准确地检测到冲击力的大小、方向和持续时间等参数,并将数据传输至控制系统。当监测到的冲击力超过设定阈值时,控制系统可及时采取措施,如切断部分非关键负载电源,降低设备运行风险,同时发出报警信号,提醒工作人员进行检查和维护。
(二)自适应防护系统
研发自适应防护系统,根据冲击传感器监测到的数据,自动调整高低压柜的防护策略。例如,当检测到较大冲击力时,系统可自动启动内部的加固装置,如收紧固定电气元件的螺栓、调整缓冲材料的压缩程度等,增强柜体和电气元件的抗冲击能力。此外,自适应防护系统还可与矿井的监控系统联动,实现远程监控和管理,提高设备的智能化防护水平 。