防爆桁架机械手中的电缆防爆措施

桁架机械手凭借其高速、精准的作业能力，已成为现代工业自动化的核心设备。然而，在易燃易爆环境中，传统电缆因存在电弧、短路等安全隐患，难以满足安全运行需求。防爆电缆通过特殊材料与结构设计，有效防止电火花、高温等引发爆炸的风险，成为防爆桁架机械手不可或缺的安全屏障。

一、防爆电缆的技术特性与选型

（一）防爆电缆的核心特性

1. 阻燃与耐高温性能
   防爆电缆采用硅胶、氟塑料等耐高温材料，绝缘层可承受200℃以上高温，短时过载温度可达250℃。例如，某型防爆电缆在180℃环境中连续运行1000小时后，绝缘电阻仍保持稳定。

2. 防爆结构设计
   电缆外层采用金属铠装与阻燃护套双重防护，铠装层厚度达1.5mm以上，可承受10kN的机械冲击。内部填充阻燃矿物材料，有效抑制火焰蔓延。

3. 低电容与低电感特性
   通过优化导体截面与绝缘层厚度，防爆电缆的分布电容小于50pF/m，电感小于0.2mH/km，显著降低信号传输过程中的电磁干扰。

（二）防爆电缆的选型原则

1. 环境适应性
   根据爆炸性气体环境分区（Zone 0/1/2）选择电缆防爆等级。例如，Zone 0区域需采用本质安全型（Ex ia）电缆，Zone 2区域可选择增安型（Ex e）电缆。

2. 载流能力匹配
   电缆截面积需根据机械手驱动电流与压降要求计算。例如，对于功率为10kW的伺服电机，建议选用截面积不小于6mm²的防爆电缆。

3. 机械强度要求
   在振动与冲击较大的工况下，优先选择铠装电缆或加装防护套管。例如，煤矿井下环境需采用钢丝编织铠装电缆，抗拉强度不低于2000N。

二、防爆电缆的安装与防护措施

（一）电缆敷设规范

1. 路径规划
   电缆应远离热源、腐蚀性介质与机械损伤区域。例如，在石油化工装置中，电缆需与蒸汽管道保持至少500mm的间距。

2. 弯曲半径控制
   最小弯曲半径应不小于电缆外径的8倍，避免绝缘层破损。例如，对于直径为20mm的电缆，弯曲半径需大于160mm。

3. 接头处理
   防爆电缆接头需采用专用防爆接线盒，密封胶填充厚度不低于5mm。例如，某型防爆接线盒通过IP68防护等级认证，可在1m水深下连续工作72小时。

（二）防护装置配置

1. 电缆桥架与穿线管
   采用镀锌钢管或不锈钢桥架，壁厚不小于2mm。例如，在粉尘爆炸危险区域，桥架需倾斜5°安装，并设置清灰口。

2. 密封与隔离措施
   电缆穿墙处需加装防爆密封盒，填充防火堵料。例如，某型密封盒采用硅橡胶密封圈，可承受0.5MPa的内部压力。

3. 接地与等电位连接
   铠装层需可靠接地，接地电阻小于1Ω。例如，在煤矿井下，每100m电缆需设置一处接地极。

三、防爆电缆的维护与检测策略

（一）日常维护要点

1. 外观检查
   定期检查电缆外护套是否破损、老化，铠装层是否锈蚀。例如，对于使用超过5年的电缆，需每季度进行一次全面检查。

2. 绝缘电阻测试
   使用500V兆欧表测量电缆绝缘电阻，阻值应不低于100MΩ。例如，某型防爆电缆在湿度80%的环境下，绝缘电阻衰减率小于5%/年。

3. 接头紧固
   定期检查防爆接线盒螺栓是否松动，扭矩值需符合厂家要求。例如，Ex d型接线盒螺栓需施加35N·m的预紧力。

（二）故障诊断与修复

1. 局部放电检测
   采用超声波局放检测仪，定位电缆绝缘缺陷。例如，当局部放电信号超过10pC时，需立即更换电缆段。

2. 热成像监测
   通过红外热像仪检测电缆接头温度，异常升温超过15℃时需排查原因。

3. 修复工艺
   电缆破损处需采用热缩套管或冷缩终端头修复，修复后需进行耐压试验。例如，修复后的电缆需通过2.5倍额定电压的工频耐压测试。