恶劣工程环境下多功能工控机柜的设计思路探讨

毛春雷，熊 陈，符伟杰，邵 军

(1.水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012)

(2.水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏 南京 210012)

基金项目：国家重点研发计划资助项目（2017YFC0405704）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金青年项目(Y919008)

作者简介：毛春雷(1980—)，男，高级工程师，硕士，主要从事机电工程设计与水文仪器研制工作，MCL317@126.com.

摘要：为了提高应用于恶劣工程环境下非标工控机柜的防护性能及设计效率，首先基于防腐机理，提出了关于工控机柜选材和外围防腐工艺的几点建议；其次根据防雨防潮、柜内通风散热基本设计要求，提出了柜体关键防护部位的结构优化措施；最后针对机柜的可移植、参数化多功能典型结构部分，借助SolidWorks软件的参数化功能，引入变量控制设计技巧，大幅度提高了设计效率。按照此思路设计的工控机柜，既可抵御恶劣工程环境，又可缩短研发周期并降低制造成本，为多领域非标工控机柜的融合设计提供了参考。

关键词：恶劣工程环境；工控机柜；防腐；结构优化；可移植模块

中图分类号：TH122      文献标识码：A      文章编号：2095-509X(2021)06-0025-04

1 机柜板材的防腐对策

金属材料在高水份、高盐份或酸碱环境作用下，通常会因为发生电化学反应、化学反应和物理溶解而产生腐蚀问题。以铁磁性物质为例，此类金属材料长期暴露在空气中就会发生氧化腐蚀现象。

金属材料发生腐蚀破坏的进程中，金属元素转化为离子状态,电化学腐蚀在整个过程中占主要地位，通常包括吸氧和析氢两类腐蚀^［1］。

用于工程现场或野外站点的机柜通常从材质选择、表面处理工艺和电化学保护3个途径解决金属材料受腐蚀破坏问题：1）通常采用201、304等不锈钢材料代替易腐蚀的普通金属材料^［2］；2）表面处理工艺，如涂防锈漆、喷涂塑粉等，其工艺流程如图1所示；3）电化学保护，即在需要保护的金属表面覆盖比该金属更活泼、更易失去电子的金属涂层，如镀锌。从生产制造成本及工艺难度方面考虑，前两种措施已成为目前金属防腐蚀的主要方

法。而对于在恶劣工程环境下使用的机柜来讲，外表防腐通常使用喷涂的方法，即在机柜表面去除污垢后喷涂粉末状态的涂料，再送入烘箱内加热，使粉末状态的涂料融化并牢固附着在机柜表面形成一层坚固的保护膜，根据需要还可以加入防紫外线的纯聚酯粉末，以延长防腐寿命。由此可知，使用镀锌加喷漆工艺处理的机柜耐腐性更好。