一种用于焦炉的防爆液压交换机系统.pdf

2 0 1 3 年8 月 总第1 3 4 期 设计试验 机械 管理 开发 M ANAGEMENT AND DEVELopM ENT Augus t ， 201 3 Tot a l of13 4 一 种 用 于焦 炉 的 防爆液压 交换 机 系统 张军。王志萍 太原重工股份有限公 司技术中心，山西 太原 0 3 0 0 2 4 【 摘要】 液压交换机主要由煤气油缸装置、废气油缸装置、液压系统、电气系统等组成。液压交换机的液压站及 电气系统安装在焦炉间台底层，为爆炸和火灾危险2 区；煤气及废气油缸装置安装于焦炉地下室，爆炸和火灾危险 属 于1 区。针对这种使用环境 ，我们 开发 了防爆 液压交换机 系统 。 【 关键词】焦炉；防爆液压交换机；本安；隔爆 【 中图分类号】T P 2 7 3 【 文献标识码】A 【 文章编号】1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 3 0 4 0 0 2 3 0 2 引言 液压交换机是焦炉加热系统中的核心设备，主要实现焦 炉加热时煤气 、废气、空气的定时交换。因其处于爆炸危险 场所1 区和2 区，需要开发一种能有效避免危险发生的防爆液 压交换机系统。 1 液压交换机 工作环境 焦炉煤气又称粗煤气或荒煤气 ， 是炼焦过程中经过高温 干馏后产生的一种可燃性气体 ，同时也是炼焦工业的副产 品 ，主要由氢气和 甲烷构成，分别占5 6 ％ 和2 7 ％，并有少量 一 氧化碳、二氧化碳 、氮气和其它烃类。因此焦炉煤气具有 有毒和易爆的特性 ，其爆炸极限浓度为6 ％ ～ 3 0 ％。 爆炸的三个条件 1 爆炸物质 氢气等可燃气体 ； 2 氧气 空气 中存在氧气； 3 点火源 液压交换机使 用的各种电气元件产生的电火花和高温。因此 ， 必须注意上 述环境中电气元件等控制设备的防爆问题。 2 防爆液压交换机系统 2 ． 1设计思路 对于处理可能存在爆炸性气体危险场所的控制设备防爆 问题 ，我们主要从两个方面加以解决 1 对于液压交换机涉及的电气元件 ，可以通过选用 防爆元件来解决防爆问题 ，即根据电气元件所处的使用环境 的危险性等级，选择不同防爆型式的电气设备。 2通过人工通风限制爆炸性气体的浓度，也可以起 到防爆的作用。 2 ． 2 液压交换机系统的防爆措施 [ 收稿日期】2 0 1 3 0 6 1 8 [ 作者简介】张军 1 9 8 2 一，男，甘肃天水人，毕业于兰州理 工大学，工程师，从事机械设计工作。 1 煤气及废气油缸装置安装于焦炉地下室 ，爆炸和 火灾危险属于1 区，其中油缸位移检测用接近开关和旋转编 码器选用本安型，元件选型须符合G B 3 8 3 6 ． 4 2 0 0 0 爆炸性 气体环境用电气设备第4 部分本质安全型 “ i ”规定。本 安即本质安全，指设备正常工作或规定的故障状态下产生的 电火花和热效应小于爆炸性危险气体的最小点燃能量和 自燃 温度，不会引燃规定的爆炸性气体。 液压站及 电气系统安装在焦炉间台底层 ，为爆炸和火 灾危险2 区，其中操作台 、油泵电机 、电磁换向阀、油液 温度传感器 、油液液位继 电器选用隔爆型 ，元件选型须符 合 G B 3 8 3 6 ． 2 2 0 0 0 爆 炸性 气体 环 境用 电气 设 备第 2 部 分 隔爆型 “ d ”规定 。隔爆型防爆 即为电气设备设汁 一 个足够坚固的壳体 ，使外壳能承受内部爆炸性气体混合 物的爆炸压力，并能阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混 合物的传播。 2 隔离栅的选用 隔离栅采用电磁耦合技术，实现电源、信号输入、信号 输 出的可靠隔离，无须系统线路接地。其基本功能图 见图 1 危 一 一 _1 H 蔑 险 区 卜 ■ ll_ _寸 硼 一 H ⋯ ～ ， 、 限能单兀 隔离簧仝单兀信 号处理单兀 图1隔 离式安全栅 由于所选的本安型接近开关输入电压为8 V，所以需要隔 离栅将2 4 V电压转换为8 V，隔离栅接收来自危险区的开关输 入 ，通过安全栅隔离传输到非危险区继电器输 出，实现 电 源 、信号输入 、信号输 出的可靠隔离，把危险区 1 区 和 非危险区 2 区 的电路分隔开 ，限制由非危险区传递到危 险区的能量 见图2。 一 2 3 第4 期 总第1 3 4 期 机械 管理 开发 M AN A GEM EN T A ND D EVELo PM EN T 继电器输出隔离栅 图2 接 近开关应 用隔 离栅 连线 图 3防爆操作台的选用 操作台采用防爆电器控制箱 见图3， 图3 防爆 电器控制箱外形 图 防爆电器控制箱结构说明如下 1 箱体外壳由优质钢板压制焊接制成 ，箱体为立挂 式 ，前开门。控制箱结构分为主空腔和接线腔 ，隔爆结构按 G B 3 8 3 6 ． 1 2 0 0 0 ，G B3 8 3 6 ． 2 2 0 0 0 中要求执行 ，电气元件均 置于主空腔内，在电气安装板上。 2 空气开关安装于防爆箱内，开关操作手柄通过防爆 操作杆旋转波动空气开关的手柄 ，实现开关的合断，操作杆 与防爆箱盖满足防爆标准。 3 信号灯 、电流表的防爆通过在防爆箱上铣窗 口并安 装可供观察的防爆玻璃 ， 并用环氧树脂浇封使钢化玻璃与防 爆箱于一体 ，然后把电流表、信号灯安装于钢化玻璃背面， 满足电流及指示灯的观察需要。 4按钮的防爆通过防爆箱上的操作杆操作按钮 ，即按 钮通过螺丝禁紧固在防爆箱盖的背面上，利用防爆操作柱接 2 0 1 3 年 8 月 触按钮。 4 线路的防爆措施 1 液压交换机所处环境的可燃气体为氢气、甲烷等 ， 比空气密度低，所以电 气线路应在较低处敷设。 2 在有爆炸危险场所明敷的电缆应采用穿管敷设，按 规定采用镀锌焊接钢管。钢管与钢管，钢管与电气设备之间 应采用螺纹连接。钢管配线应在电机的进线口装防爆挠性连 接管。 3在爆炸危险环境内设置电缆中间接头，是事故的隐 患，现行国家标准 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规 范规定在1 区内电缆线路严禁有中问接头 ，在2 区内不应 有中间接头。所以取消l 区的接线盒，电缆不经过接线盒通 过防爆接头接到限位开关和编码器上。 4 电缆进入 电气设备前 ，须配橡胶密封圈。电缆的外 径与橡胶密封圈的内径相配合，误差 l mm，导线的根数 必须与橡胶密封圈的孔数相同，配合误差 0 ． 5 mm。为保 证电缆或导线引入电气装置达到密封要求 ，安装完毕后电缆 的外护套或导线的绝缘层应在橡胶密封圈里。 5 电缆线路穿过不同等级的爆炸危险场所分界线时， 必须采用隔离密封措施 ，即在两级区域交界处的电缆沟内采 取充砂，填阻火材料或加设防火隔墙以防止爆炸性气体从一 个危险场所串入另一个危险场所。 3结语 防爆液压交换机系统的设计在充分参考国家标准的基础 上，结合市场先进的防爆技术及理论，并从经济性和操作性 等方面进行了充分考虑。目前，如本文所述的防爆液压交换 机系统已成功应用，实践证明，该技术的应用为用户的安全 生产提供了强有力的支持。 【 参考文献】 ⋯苏宜春． 炼焦工艺学[ M】 ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 3 ． 『 2 1 魏松波． 炼焦设备检修与维护『 MI ． 北京 冶金 工业出版社， 2 0 0 8 ． A Ki nd of e xp l os i on 。 pr oo f Hyd r a ul i c Exc ha nge r S y s t e m f or Cok e Ov e n ZHANG J u n。WANG Zh i p i n g Ta i Yu a n He a v y Ma c h i n e r y Te c h n o l o g y Ce n t e r ，T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 4 【 A b s t r a c t ]H y d r a u l i c e x c h a n g e r c o mp o s e d o f g a s o i l c y l i n d e r d e v i c e 、 e x h a u s t o i l c y l i n d e r d e v i c e 、h y d r a u l i c s y s t e m a n d e l e c t ric a l s y s t e m， h y d r a u l i c s t a t i o n a n d e l e c t ri c a l s y s t e m i n s t a l l a t i o n b e t we e n c o k e o v e n b o R o m， b e l o n g s t o t h e e x p l o s i o n a n d fir e d a n g e r z o n e 2 ， g a s o i l c y l i n d e r a n d e x h a u s t o i l c y l i n d e r d e v i c e i n s t a l l e d o n t h e b a s e me n t o f c o k e o v e n ， b e l o n g s t o the e x p l o s i o n a n d fi r e d a n g e r z on e1 ． Ac c o r d i n g t o t h e u s e o f e n v i r o n me n t ， we d e v e l o p e d the e x p l o s i o n p r o o f h y d r a u l i c e x c h a n g e r s y s t e m． [ K e y w o r d s 】 c o k e o v e n ； e x p l o s i o n p r o o f h y d r a u l i c e x c h ang e r ； i n t ri n s i c a l l y s a f e ； f l a me p r o o f 一 24