冷冻冷藏大机组电控箱防护等级设计

马宁芳 苗志强

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

前言

冷冻冷藏大型机组一般室内安装，电控柜的防护等级一般在IP32即可满足机组的使用要求，但是一些地铁项目及特殊环境下使用的机组对电控箱的防护等级提出了更高的要求，例如要求防尘防溅水，防护等级至少达到IP54，因此电控柜在设计的各个方面都要进行特殊处理，提升电控箱的防护等级。

1 设计要求

不同电气设备的外壳为其安全使用提供了不同的防护等级[1]，电控箱的防护等级设计主要从防异物、防水两个方面着手，按照表1要求， IP 54的防护等级需要防尘，防止溅水等级。

2 设计思路

2.1 电控柜组成

冷冻冷藏大型机组结构分为箱体组件、箱门部件、进线板组件、限位装置、门铰链、电器元件安装板、电气元件等组成。电控箱箱体统一采用金属板材折弯后焊接而成，按电控箱长度不同，分为两门、三门、四门、五门结构，箱门部件通过铰链安装于箱体上。基本结构如下图1。

表1 防护等级标准要求[2]

2.2 提升防护等级设计要点

电控箱的防护等级要达到IP 54要求，需要从防异物、防水两个方面进行考虑，具体到电控箱的设计方面需要注意以下几点：

1）电控箱箱体要采用满焊处理，保证电控箱箱体组件自身的密封性；

2）保证电控箱箱门部件与箱体之间的密封，设计关键点有如下几点：

①密封材料的选取很重要，要满足以下要求：材料本身的强度高、在压力下不易损坏、材料压缩发生弹性变形后恢复性好 、耐候性好、用于室外密封场合等要求。例如常用的闭孔氯丁发泡橡胶可满足以上要求，常用于室外的密封场合。

②密封面设计，选取了密封材料后就要考虑密封面设计，以闭口发泡橡胶为例，因为闭孔发泡橡胶质地相对较硬，要保证密封防水，必须保证整个箱门每个边都压紧橡胶引起合适深度的变形，因此选择线密封或者细长平面密封是保证密封有效的合理。

③密封压入深度选择，压入深度与门锁、门铰链及箱体的折弯高度确定，当选定了一款门铰链后，保证门板与箱体水平的条件下，通过调整箱体侧面的折弯高度来控制密封材料的压入深度。具体压入深度竖直后面门锁部分有详细说明。

3）客户进线口的密封

客户进线口的密封是比较难保证的，需要对外部施工进行规范，严格要求客户进线连接方式按照安装手册进行施工。一般设计方案是要求采用旋转锁紧接头密封在封板上，封板与箱体之间采用密封垫进行有效密封。旋转锁紧接头的防护等级为IP 66，满足IP 54的密封要求。

4）机组进电控箱的相关线路密封

整机压缩机动力线与弱电线进电控箱一般都是通过波纹管及卡套接头连接后进电控箱，卡套接头的密封等级为IP 66。所以此部分的密封设计也满足要求。

5）电控箱箱门上安装的相关电气元件的密封

图1 电控箱基本结构

图2 致密型与疏松型发泡橡胶结构对比图

图3 密封压入深度示意图

箱体上的设计有交流电压表、中央操作屏、信号灯等，本身元器件的防护等级是决定电控箱防护等级的重要元素之一，在进行元器件选择时必须保证元器件本身的防护等级高于或者等于电控柜的设计防护等级，另外元器件一般自带密封垫，所以安装方面密封是可以保证的，如果元器件没有不带密封，设计必须进行考虑。

6）门锁的密封

门锁是决定电控箱密封的重要元器件之一，尤其控制电控箱门板是否与箱体面平行度相关。平行度又决定了箱体的密封性能、关门难度等。密封性能与关门难度及压入深度存在以下关系如图5，我们可以看到在压入深度在3 mm以上时，已经完全密封，此时的难度系数算是平缓，如果再继续增加压入深度，关门难度将直线上升。

因此门锁的选择极为重要，止口深度与压入深度匹配，同时又能很好的控制关门的难度。其中能够升降的门锁是能够很好解决关门困难的难题。

门锁安装面也要有效密封，如果门锁没有自带密封垫，需要设计一款密封盖，既能保证安装面的密封，又能防护锁芯，其中门锁密封盖的选择需要满足耐候、邵氏硬度在70以上。

3 实验验证

通过优化设计，采用升降门锁，控制箱门与箱体的平行度，同时设计密封材料压入深度3 mm时，生产一款电控箱，按照相关规定的实验条件及方法[2]，进行防护等级实验验证。

第一位特征数字验证关于防止接近危险部件的实验条件：直径1.0 mm的试验金属线不得进入外壳，并与带电部门保持足够的间隙。

由于本论文讨论的机组使用电压时380 V，属于低压设备（额定电压：交流不超过1 kV，直流不超过1.5 kV），同时本次试制的电控箱属于全封闭状态，无法从任何地方深入金属丝，所以关于防止接近危险部件的试验合格。

第一位特征数字验证关于防尘的实验条件：试验在防尘箱中进行，经试验验证，灰尘沉积量和沉积地点，不影响设备正常操作及安装使用。

图4 进线口设计方案示意图

图5 密封性能与关门难度与压入深度关系

图6 门锁密封示意图

图7 试验后电控箱状况图

实验时将电控箱放入防尘箱中，密闭试验箱内的粉末循环泵能使滑石粉悬浮，滑石粉用金属方孔筛过滤。方孔筛直径50 μm，筛孔尺寸为75 μm。本电控箱属于箱体内部气压与外部联通，因为按照第二类外壳试验条件，持续8 h。

经试验后，设备能正常操作，安全使用，试验合格。

第二位特征数字防水验证： 使用规定的淋水喷头，与垂直方向±180 °范围内淋水，每孔10 L/min×孔数，淋水至少5 min。

试验结束后，检查外壳进水情况，并进行耐电压试验测试。经检查电控箱密封良好，完全不进水，耐电压测试合格，见图7。

经过验证，以上设计要点达到电控箱防护等级IP 54的要求。

4 结束语

通过分析冷冻冷藏大机组的电控箱结构特点和使用，分析提升防护等级的设计要强点及思路，并按照思路设计进行试验验证，最终满足客户需求。