防爆電梯中的機械防爆應用.doc

防爆電梯中的機械防爆應用一、概述在易燃易爆場所影響爆炸的點火源有好多種，常見的點火源有明火、電氣火花、機械火花、靜電火花、危險高溫等。在電氣防爆技術中已制定了GB3836和GB12476.1電氣防爆標準，對電氣火花引起的爆炸作出明確的規(guī)范和強制性的管理。大家都知道，根據木桶效應，防爆必須做到整體防爆。只有電氣防爆，其余不防爆也會產生爆炸，這些由于機械撞擊、高溫、摩擦造成的爆炸舉不勝舉。如：我國南方一個制漆廠硫化堿車間，兩名工人處理浸提硫化堿黑灰，當其把鐵釬從操作孔伸入浸提液黑灰內，用力撬松液面下黑灰時，就撬動一剎間，突然一聲巨響，硫化堿黑灰發(fā)生爆炸。又如：一個樹脂廠樹脂車間為排除電石貯斗料口堵塞的大塊電石，二名工人用鐵棍捅，產生火花，導致乙炔混合氣體發(fā)生爆炸。又如：一艘航行在中國南海的4.7萬噸日本油船，一個重4.3kg滾輪從15m高處掉進空油罐底產生沖擊火花，使殘存的油氣發(fā)生爆炸。河南一個面粉廠，一個工人使用低壓行燈，由于行燈表面溫度引爆面粉而產生粉塵爆炸。電梯是一個成套設備，每一臺電梯都是由許多零部件組成，組成電梯的許多零部件都有自己的運動和相對運動。在這些運動中，有的會產生撞擊，有的會產生摩擦，而這些撞擊和摩擦極易產生火花，同樣會引起易燃易爆物質爆炸。電梯是一個垂直運輸升降設備，人們在使用電梯過程中使用不當也會產生撞擊和摩擦。電梯在日常使用過程中會損壞，需要維修、保養(yǎng)，在維修、保養(yǎng)過程中也會產生摩擦和沖擊。因此，我們在這篇文章里主要討論的是防爆電梯的機械撞擊和摩擦。二、撞擊和摩擦1.撞擊火花是隱蔽的引爆引燃的火源由于鋼鐵材料具有較高的強度和硬度，而鋼材的強度、硬度是隨著含碳量的增加而提高。然而對鋼鐵材料撞擊火花產生機理的研究表明，恰恰是鋼鐵材料中所含碳是產生火花的根源。由于機械設備損傷產生飛散物的撞擊、物體掉落時的撞擊、設備制動時的沖擊，這些由于鐵器的互相撞擊和鐵器工具打擊混凝土地面都有可能產生火花，并成為點火源。2.摩擦能產生高溫，也是引爆引燃的火源當兩物體接觸時，接觸面是凹凸面不平的，真正接觸的是一些點。而摩擦力是對抗兩個接觸物體間發(fā)生相對運動的阻力，即克服兩物體間微凸體的吸附力和咬合力，故摩擦力與表面情況和壓力有關。要克服這種阻力需要消耗能量，此能量除了成為物體運動能外，還會變?yōu)闊崮?，分布于微凸體上成為熱點。機械設備上轉動部件的摩擦、電機制動時的摩擦、軌道和導靴之間直線運動摩擦，這些摩擦如處理不好均會產生高溫成為點火源。三、電梯設備中的撞擊和摩擦電梯設備中撞擊和摩擦按其使用狀況分為以下幾種：正常使用中的撞擊和摩擦，如交流雙速外制動中的制動，開關門中的撞擊，曳引繩與曳引輪的相對滑移，導軌與導靴的摩擦。使用電梯中的非正常的撞擊和摩擦：如手推車撞擊轎門邦，物體在轎廂內墜落撞擊轎底；或曳引繩，補償鏈運行時與防跳欄桿和導軌支架之間的摩擦和撞擊。非正常偶然發(fā)生的撞擊和摩擦：如電梯超速墜落時，限速器動作時的撞擊，安全鉗制停在導軌上瞬時撞擊加磨擦，這時的撞擊和磨擦其能量是比較大的；轎廂沉底沖頂，曳引繩飛出轎頂輪、曳引輪、對重輪，其能量是會引爆易燃易爆物的。維修人員在檢修時產生的撞擊：如對電梯檢修時敲、擰、旋均會產生撞擊和摩擦。按其作用力的大小又可分為重度、中度、輕度三種。安全鉗限速器動作撞頂沉底，曳引繩飛出繩槽，曳引繩在曳引輪上長時打滑，交流雙速電梯中的頻繁制動，在制動盤上產生的高溫，鏟車、手推車撞擊轎門、轎邦，黑色金屬重物墜落撞擊轎底，維修人員用不防爆工具敲打電梯設備，可認為是重度的撞擊和磨擦中度一般指層門、轎門關閉、開啟時的撞擊。輕度一般指導靴與導軌間的摩擦。四、機械防爆與使用場所的區(qū)域關系氣體防爆有0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)粉塵防爆有20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)根據防爆場所劃分，0區(qū)、20區(qū)為長時間存在易燃易爆物質的場所。1區(qū)、21區(qū)為正常運行時可能出現易燃易爆物質的場所。2區(qū)、22區(qū)為正常運行時易燃易爆物質不可能出現，如出現也是偶然發(fā)生的。由此分析，防爆電梯由于正常使用中產生的機械撞擊和摩擦，最高只能用1區(qū)、21區(qū)。而電梯正常使用中產生的重度撞擊和磨擦是不能用防爆場所，如交流雙速外制動是不能用于1、2區(qū)和21、22區(qū)的。電梯在非正常發(fā)生的撞擊和摩擦要有嚴格的措施和管理。氣體防爆分為四個等級：甲烷、A、B、C。而A、B、C主要針對隔爆型和本安型設置。確定隔爆型的等級，主要是考核隔爆間隙和隔爆面長度。確定本安型的防爆等級主要考核本安點燃的能量。由此可以看出，機械防爆與隔爆型和本安防爆無關，但對應A、B、C的易燃易爆的物質的爆炸點燃能量有關，與這些物質的引燃引爆的溫度有關。物質爆炸極限自燃溫度爆炸壓強MESUT隔爆間隙MIE點燃能量防爆等級。甲烷515%5270.72Mpa1.14mm0.28J丙烷2.19.5%4660.9Mpa0.92mm0.26JA乙醚1.74.5%1700.92Mpa0.87mm0.19JA乙稀2.336%4250.8Mpa0.65mm0.06JB氫475%5600.74Mpa0.29mm0.019JC乙炔1.582%3051.03Mpa0.37mm0.019JC甲烷不分類不分組。有上表看出A、B、C所對應的易燃易爆物質是與物質的點燃能量、自燃的溫度有關。因此，對應的重度撞擊和摩擦不能直接用于C，必須采取措施后方可用于C。用于B場所，也要采取相應的措施，確定其產生的能量和溫度必須在防爆等級的范圍內。六、防爆電梯中的機械防爆處理1從電梯運行速度上控制能量JB/T10222-2001防爆鋼絲電動葫蘆和JB/T10219-2001防爆梁式起重機，對防爆行車和防爆電動葫蘆的運行速度、升降速度均作了限制。規(guī)定其運行速度均不大于25m/min。電動葫蘆鋼絲繩與卷筒的卷入是強制驅動。鋼絲繩一般為一根最多二根。鋼絲繩作用卷筒上的壓強是比較大的，易產生能量集中，發(fā)生火花。而電梯采用曳引式，一般貨梯均用5根曳引鋼絲繩。通過曳引驅動電梯上下。相對比較其鋼絲繩對曳引輪、轎頂、對重輪等壓強要小的得多。電梯標準中，規(guī)定所有輪直徑是鋼絲繩的40倍以上，曳引鋼絲繩彎曲半徑比電動葫蘆大，且鋼絲繩中的繩芯是含油麻芯在受力時會滲出機油，保持曳引繩表面潤滑狀態(tài)。行車的車輪及電動葫蘆小車的車輪在軌道上運行，是鋼與鋼之間的相對磨擦運動。在JB/T10219-2001中，限制其速度不得大于25m/min。相對電梯的導軌與導靴是上下垂直運行。不存在像行車、電動葫蘆平行移動那么大的輪壓。電梯的導軌上設有專門的加油器，始終保持電梯導軌與導靴為良好的潤滑狀態(tài)。再則防爆電梯導靴一般為尼龍非黑色金屬材料或采用無火花的銅合金，不會產生火花或磨擦高溫。根據以上分析比較，防爆電梯的額定運行速度一般在0.5m/s，即30m/min。不得超過60m/min。如超過30m/min，曳引繩應有可靠的潤滑措施，以減少鋼絲繩與曳引輪或繩輪之間的磨擦。導軌加油器必須可靠的工作。對重輪轎頂輪、導繩輪等應采用等級高的軸承。要經常檢查曳引繩表面，應無斷絲。采用漸進式安全鉗、鉗塊，不能用鋼鐵制品或鋼鐵表面無火花鍍層處理。因為漸進式安全鉗在制動時有一段滑移過程。在這個過程中會將無火花處理的表面化失去保護層，會產生火花。2從結構上減少磨擦單速或交流雙速電機的制動器應安裝在防爆外殼內部。如選用變頻控制的電機，采用VF拖動的電梯，由于是零速制動，則制動器的制動輪與制動塊間、可不需要防爆保護。對減速箱的軸承處，電機與軸承，導輪等在高載荷下運轉的軸承處要選用等級高的軸承或保持潤滑。如采用夾繩器則夾繩器表面在作用時其表面不能產生火花。3從材料選擇上防止機械火花出現對易產生重度撞擊的部位應采用不發(fā)火材料，如限速制動時的撞擊處、安全鉗工作時的鉗口處、用于C級的電梯轎廂四周及轎廂地板處。安全鉗是電梯轎廂發(fā)生墜落最后一道安全措施。因此，安全鉗是電梯的關鍵部件之一。為了保證安全鉗能可靠的將超速墜落的電梯轎廂制停在導軌上，安全鉗的鉗塊必須有一定的硬度。因此，安全鉗的鉗塊是45鋼制作。其表面硬度HRC4045。為了防止安全鉗在制停時產生火花，必須對鉗塊采取無火花措施。目前國內生產的防爆電梯的鉗塊采用鈹青銅和鉗塊鍍層處理。但鈹青銅的硬度一般在HRC35左右。作為安全鉗鉗塊易產生打滑，不能可靠的將轎廂制停。而鉗塊鍍層處理保持了鉗塊的硬度。但鍍層易磨損，最多只能用于瞬時安全鉗：適用于電梯運行速度0.63m/s以下的電梯。目前蘇州東南電梯公司采用了新的材料，其硬度超過HRC40足以保證能制停轎廂又不發(fā)生火花，該材料能適用漸進式安全鉗?？梢杂糜谒俣?m/s（60m/min）的電梯。用于C級的電梯轎廂四周邦板和轎底亦可采用非金屬材料，但必須考慮防靜電措施。電梯緩沖器應為非金屬材料，其非金屬緩沖器材料表面電阻不得大于109。防爆電梯的保養(yǎng)及檢修人員必須使用無火花的防爆工具。4從管理上防止偶然產生撞擊防爆電梯維修保養(yǎng)必須制造廠家認定的并有維修資質的保養(yǎng)單位進行維修保養(yǎng)。維保防爆電梯的人員必須進行防爆知識培訓。對防爆電梯的保養(yǎng)要采取事先防護保養(yǎng)為主。防止電梯超速發(fā)生限速器安全鉗動作。經常檢查潤滑部位。防止軸承及曳引繩發(fā)生干磨擦。曳引繩發(fā)現斷絲時應及時更換。對使用電梯的人員加強文明