起重机械防爆基础 PPT课件

起重机械防爆基础知识 河北省特种设备监督检验院孟闯电话2 前言 一 防爆的基本概念 二 爆炸性危险区域的划分 三 爆炸性气体分类 分级和分组 四 防爆设备的分类和选型原则 目录 五 防爆标志 六 防爆起重机的设计 制造 安装技术要求 结束语 3 前言 在石油 化工 冶金 医药 军工等行业都存在有一些爆炸性环境 在这些爆炸性环境中的电气火花 电器设备表面的高温以及机械摩擦和撞击产生的热量与火花都有可能引起爆炸性物质的爆炸 防爆起重机所处环境一般较为恶劣 爆炸性气体或可燃性粉尘充斥其中 设备故障率较高 同时亦给检验工作造成不小的困难 4 第一部分防爆的基本概念 爆炸 在极短时间内 释放出大量能量 产生高温 并放出大量气体 在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化 爆炸必然会产生压力冲击波 这时的压力称为爆炸压力 下图为H2爆炸压力和浓度关系数值的试验曲线 爆炸按照爆炸前后物质发生的变化 通常分为 物理性爆炸和化学性爆炸 两种 在工业生产和日常生活中遇到的爆炸大多数属于化学性爆炸 爆炸知识简介 5 H2浓度在36 附近时 形成的爆炸压力最大 6 1 提供能量的可燃物质 释放源 2 辅助燃烧的助燃剂3 可燃物与助燃剂均匀混合4 混合物放在相对封闭的空间 包围体 5 有足够的点火源只有上述5个条件同时出现时爆炸才会发生 也有称爆炸三要素 可燃物质 助燃剂 点火源 爆炸的五个必备条件 7 1 爆炸极限 是指可燃气体与空气混合形成可爆炸的混合物中可燃气体的浓度范围 当混合物中可燃气体的浓度低于爆炸极限的下限 LEL 和超过爆炸极限的上限 UEL 时 都不会发生爆炸 爆炸下限和爆炸上限之间的浓度区间越大 则说明该物质的爆炸危险性就越大 2 爆炸性环境 在大气条件下 可燃性物质以气体 蒸汽 粉尘纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物 被点燃后 能够保持燃烧自行传播的环境 GB3836 1 2010 爆炸性环境第1部分 设备通用要求 中3 22条 3 爆炸性粉尘环境 在大气条件下 可燃性物质以粉尘 纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物 被点燃后 能够保持燃烧自行传播的环境 4 爆炸性气体环境 在大气条件下 可燃性物质以气体或蒸汽的形式与空气形成的混合物 被点燃后 能够保持燃烧自行传播的环境 与爆炸相关的几个概念 8 5 最大试验安全间隙 MESG 是指爆炸性气体混合物爆炸后的火焰通过狭小间隙传播时 火焰的热量除传播给未燃的混合物外 还被间隙的壁所吸收 当间隙减小到一定程度而且有一定长度时 由于燃烧温度的降低使火焰熄灭 并使熄灭后通过的高温气体降温 这样不但火焰不能传播 而且通过的高温气体由于温度下降也不能再点燃外面的爆炸性气体混合物 这个能防止爆炸传播的间隙 最大试验安全间隙是在规定的试验条件下 GB3836 11 2008 爆炸性环境第11部分由隔爆外壳 d 保护的设备最大试验安全间隙测定方法 中5 2条 点燃试验装置壳内各种浓度的爆炸性气体混合物 通过25mm长的结合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间 结合面 的最大间隙 最大试验安全间隙是设计 制造隔爆型防爆电气设备的主要依据 9 6 最小点燃电流 MIC 在规定的试验条件下 能点燃最易点燃混合物的最小电流 7 最小点燃能量 MIE 在最易点燃混合物浓度下 一个电路的一次放电正好足够点燃混合物 这个电路总能量的最小值 表示为相应的物质与空气混合物的最小点燃能量 8 最小点燃电流比 MICR 是该可燃气体的最小点燃电流与甲烷 空气混合物的最小点燃电流的比值 它是爆炸性混合物特性的基本参数 是设计 制造本质安全型防爆电器和电路的主要依据 10 9 电缆引入装置 允许将一根或多根电缆或光缆引入电气设备内部并能保证其防爆型式的装置 见word 10 粉尘 包括可燃性粉尘和可燃性飞絮的通称 11 尘密外壳 能够阻止所有可见粉尘颗粒进入的外壳 12 防尘外壳 不能完全阻止粉尘进入 但进入量不会妨碍设备安全运行 且不会在外壳内容易引起点燃危险部位积聚的外壳 13 防爆型式 为防止点燃周围爆炸性环境而对电气设备采取的各种特定措施 11 0区 连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的场所 1区 在正常运行时 可能出现爆炸性气体混合物的场所 2区 在正常运行时 不可能出现爆炸性气体环境 如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所 21区 在正常运行过程中 可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物的场所 22区 在异常条件下 可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在 或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所 第二部分爆炸性危险区域的划分 12 正常运行 是指正常的开车 运转 停车 易燃物质的装卸 密闭容器盖的开闭 安全阀 排放阀以及所有设备都在其设计参数范围内工作的状态 13 第三部分爆炸性气体分类 分级和分组 根据GB50058 1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 的规定 爆炸性物质分为三类 类 矿井甲烷气体 类 爆炸性气体混合物 含蒸汽 薄雾 类 爆炸性粉尘 纤维 爆炸性气体混合物按其最大试验安全间隙 MESG 和最小点燃电流比 MICR 分为 A B C三级 爆炸性气体的分类 分级和分组表 见表1 14 15 16 第四部分防爆设备的分类 爆炸性环境用电气设备分为 类 类和 类 类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境用于煤矿的电气设备 当其环境中除甲烷外还可能含有其它爆炸性气体时 应按照 类和 类相应可燃性气体的要求进行制造和试验 该类电气设备应有相应的标志 例如 EXd BT3 17 类电气设备用于除煤矿瓦斯气体以外其它爆炸性气体环境 类电气设备的再分类 A类 代表性气体是丙烷 B类 代表性气体是乙烯 C类 代表性气体是氢气覆盖原则 C B和 A B A说明 用符号 表示 覆盖的意思 下同 类电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境 类电气设备的再分类 A类 代表性物质可燃性飞絮 B类 代表性物质非导电性粉尘 C类 代表性物质导电性粉尘覆盖原则 C B和 A B A 18 防爆起重机适用的环境温度 通常情况下电气设备使用的环境温度应为 20 40 此时不需要附加环境温度标志 类电气设备最高表面温度不应超过 150 当电气设备表面或构件可能堆积煤层时 450 当电气设备表面或构件不会堆积煤层时 例如防粉尘外壳内部 注 JB T5897 2006 防爆桥式起重机 4 2 1条 19 20 类电气设备最高表面温度不应超过 规定的最高表面温度 拟使用的具体的可燃性粉尘层或粉尘云的点燃温度 21 第五部分防爆型式和常见防爆标志 一 防爆型式 本安型i 它将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平 GB3836 4 2010 爆炸性环境第4部分由本质安全型 i 保护的设备 第3 1 1条 它又可分为ia和ib两级 隔爆型d 其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙进入外壳内部的爆炸性混合物在内部爆炸而不损坏 并且不会引起外部的一种 多种气体或蒸汽形成的爆炸性气体环境点燃 GB3836 2 2010 爆炸性环境第2部分由隔爆外壳 d 保护的设备 第3 1条 22 3 油浸型o 是将电气设备或电气设备的部件整个浸在保护液中 使设备不能够点燃液面上或外壳外面的爆炸性气体 GB3836 6 2004 爆炸性气体环境用电气设备第6部分油浸型 o 中第3 1条 4 浇封型m 是将可能产生点燃爆炸性混合物的火花或过热的部分封入复合物中 使它们在运行或安装条件下不能点燃爆炸性气体环境 GB3836 9 2006 爆炸性气体环境用电气设备第9部分浇封型 m 中第3 1条 5 增安型e 即对电气设备采取一些附加措施 以提高其安全程度 防止在正常运行或规定的异常条件下产生危险温度 电弧和火花的可能性 GB3836 3 2010 爆炸性环境第3部分由增安型 e 保护的设备 第3 5条 23 防爆起重机电气设备选型原则介绍 24 根据表3的规定 我们在对防爆起重机的电气设备防爆类型进行检验时 可以遵循这样一个原则 就是 a 适用于0区的电气设备防爆类型 可以用于1区和2区 适用于1区的电气设备 可以用于2区 但反之 不行 b 危险区域为0区的 只能使用本质安全型的电气设备 如ia级 或为0区专门设计的特殊型电气设备 标记为s 危险区域为1区和2区的 可以使用隔爆型电气设备 增安型电气设备 本安型和油浸型电气设备 注 现场检验防爆电气设备时必须注意其防爆类型是否与危险区域的分区等级和使用场所爆炸性物质的类别 级别和温度组别相适应 25 二 爆炸性气体环境防爆标志 防爆标志是由防爆型式 类别 级别 温度组别 设备保护级别 如果适用 Ga Gb Gc或Ma Mb 等组成 示例 Exd BT3Ex表示电气设备的防爆标志 防爆型式是隔爆型 d 爆炸性气体环境是 类 防爆级别是B级 B 温度组别为T3组 引燃温度t在200 300 对于温度超过450 时 应直接标注温度 26 三 爆炸性粉尘环境防爆标志防爆标志是由防爆型式 类别 级别 最高表面温度 设备保护级别 Da Db Dc 等组成 示例 Exta CT100 DcEx表示电气设备的防爆标志 表示防爆型式是外壳保护型 ta 爆炸性粉尘环境是 类 防爆级别是C级 C 最高表面温度100 设备保护级别Dc 27 3 防粉尘点燃电气设备的防爆标志防爆标志是由电气设备的试验方法 使用区域 电气设备最高表面温度 组别 组成 示例 1 粉尘防爆A型试验方法 21区 T4组标志DIPA21T42 粉尘防爆B型试验方法 22区 T125 标志DIPB22T125 28 防爆起重机的分类及适用范围 一 防爆起重机的分类主要按爆炸性物质类别分 气体防爆起重机 粉尘防爆起重机 气体 粉尘复合型防爆起重机 二 适用范围适用于在有爆炸性气体环境1区 2区或可燃性粉尘环境21区 22区中工作的防爆梁 桥式起重机 以下简称 防爆起重机 防爆电动葫芦 引用 JB T10222 2011 防爆电动葫芦 中1范围JB T10219 2011 防爆梁式起重机 中1范围JB T5897 2006 防爆桥式起重机 中1范围 29 第六部分防爆起重机的设计 制造 安装技术要求 一 防爆电动葫芦 防爆起重机的防爆设计原则 1 能安装在非危险区域或危险级别低的区域的设备 应尽可能地安装在非危险区域或低危险区域 如果控制柜内有大量的开关电器或接线 如能安装在非危险区用电缆与危险区内的设备连接 则在经济上和安全上都是十分有利的 2 防爆桥式起重机的工作速度应符合以下的规定 起升速度 快速时2 8m min 慢速时0 2 0 8m min 小车行走速度 25m min 当防爆级别为 C 16m min 大车行走速度 25m min 当防爆级别为 C 16m min 3 拖动和控制应尽可能地简单 一般可采用按钮控制 4 尽量减少电动设备 能用手动代替电动的尽可能用手动 而且结构应简单 活动零部件尽可能少 30 5 电气设备和线路的防爆等级不能低于被防护的爆炸物质的类别 级别和组别 防爆型式应与不同危险区域的要求相适应 6 线路的布线方法与引入装置应与危险区域相适应 如本安电路必须防止外部干扰可能造成的危险 7 要充分考虑机构运行时和故障时 以及结构破坏时可能产生的撞击和摩擦 应有可靠的措施保证其不发生或发生时不产生能点燃爆炸性物质的火花和高温 31 二 防爆电动葫芦 防爆起重机的设计安全技术要求 1 设计所依据标准的总要求防爆电动葫芦 防爆起重机设计时除了要遵循GB T3811 2008 起重机设计规范 外 还应该满足以下标准和安全技术规范的要求 a JB T10222 2011 防爆电动葫芦 b JB T10219 2011 防爆梁式起重机 c JB T5897 2006 防爆桥式起重机 d TSGQ0002 2008 起重机械安全技术监察规程 桥式起重机 e TSGQ7015 2008 起重机械定期检验规则 f TSGQ7016 2008 起重机械安装改造重大维修监督检验规则 32 2 材料的设计要求金属结构的材料在GB T3811 2008 起重机设计规范 5 3 1 1条对起重机械的材料作了以下的规定 起重机金属结构的主要承载结构的构件 宜采用力学性能不低于GB T700中的Q235钢 在JB T5897 2006 防爆桥式起重机 中对起重机械的材料作了以下的规定 1 金属结构重要构件的材质 由指定为Q235 B或16Mn钢改为应采用镇静钢 前言 2 起重机金属结构重要焊接构件 主梁 端梁 小车架等 的材质 应采用镇静钢 6 4 1条 33 3 主要零 部 件的设计要求1 车轮为了确保大车车轮和小车车轮在轨道上运行时 不撞击 摩擦或锈蚀而产生火花 起重机的大车车轮和车车轮通常被设计成车轮踏面及轮缘包覆一层一定厚的铜合金或在其外表面上焊接一定厚度的不锈钢材料 当防爆级别为 C时 车轮踏面及轮缘部分应采用因撞击 摩擦而引燃爆炸性气体混合物的铜合金或其无火花材料制作 JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 3 2条 34 2 制动器JB T10222 2011 防爆电动葫芦 6 5 6条规定 对用于爆炸性气体环境的工作制动器应采用隔爆型制动器 对用于可燃性粉尘环境的制动器应安装在尘密型外壳内 如装有安全制动器时 应采取相应的防爆措施 JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 5 2 6 5 5条规定 防爆起重机运转的起制动应平稳 应能避免产生目视可见的火花 防爆起重机工作制动器应安装在隔爆或尘密型外壳内 JB T5897 2006 防爆桥式起重机 6 5 1 6 7 2条规定 制动器应是隔爆型 起升机构应有两个制动器 起重机行走机构和小车行走机构 在起动和制动过程中应平稳 应能避免车轮打滑及产生目视可见的火花 从上述制动器的设计要求可以看出 制动器在结构上要通过采用封闭的方式防止制动器在释放时制动片衬垫与制动轮相擦产生火花 35 3 减速器轴承和齿轮应有良好的润滑 密封应良好 不允许渗漏油 油位高度应在规定范围内 外壳 机械连接所用的螺栓 螺母以及注油 排油的螺栓塞等均需有防松措施 油面最高温升 T1 T5不大于60 T6不大于40 注 GB50257 1996 电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范 第2 5 3条起重机不应采用开式齿轮传动 齿轮传动分为三种 即开式 半开式和闭式 如在农业机械 建筑机械以及简易的机械设备中 有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳 齿轮完全暴露在外面 这叫开式齿轮传动 这种传动不仅外界杂物极易侵入 而且润滑不良 因此工作条件不好 轮齿也容易磨损 故只宜用于低速传动 当齿轮传动装有简单的防护罩 有时还把大齿轮部分浸入油池中 则称为半开式齿轮传动 它的工作条件虽有改善 但仍不能做到严密防止外界杂物侵入 润滑条件也不算最好 而汽车 机床 航空发动机等所用的齿轮传动 都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体 机匣 内 这称为闭式齿轮传动 齿轮箱 它与开式或半开式的相比 润滑及防护等条件最好 多用于重要的场合 36 4 产品标牌或吨位牌产品标牌或吨位牌应用黄铜或不锈钢制作 其厚度不应小于1mm JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 3 1条 产品标牌和吨位牌须用黄铜或不锈钢板制造 其厚度 产品标牌应不小于lmm 吨位牌应不小于3mm JB T5897 2006 防爆桥式起重机 6 4 2条 5 吊钩当防爆级别为 C时 吊钩应采取能防止撞击或摩擦而产生危险火花的措施 TSGQ7015 2008 起重机械定期检验规则 B6 2吊具 JB T5897 2006防爆桥式起重机6 5 5条 37 6 电缆滑车滚轮 行程限位开关碰轮 钢丝绳防爆起重机电缆滑车的滚轮和运行行程限位开关的碰轮 应采用青铜 黄铜或表面电阻不大于109 的工程塑料制作 当防爆级别为 C时 电缆滑车的牵引线应当采用不锈钢钢丝绳 JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 3 3条 JB T5897 2006 防爆桥式起重机 6 4 4条 38 安全保护装置的试验要求 1 防碰撞装置在同一轨道上有两台以上防爆起重机时 防爆起重机之间应装设防碰撞缓冲装置 防碰撞装置可采用橡胶缓冲器或者聚氨酯缓冲器 橡胶缓冲器应符合JB T8110 2的规定 聚氨酯缓冲器应符合JB T10833的规定 且表面电阻不应大于109 JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 3 4 6 5 4条 JB T5897 2006 防爆桥式起重机 6 5 2条 39 2 起升限位器 起重量限制器 行程限位器爆炸性气体环境时 起升限位器 起重量限制器 行程限位器应采用防爆型电气设备 可燃性粉尘环境时 起升限位器 起重量限制器 行程限位器可按防尘型或尘密型设计制作 JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 4 2条 起升机构和行走机构应设行程开关 开关应是隔爆型 起重机宜装隔爆型的起重量限制器 JB T5897 2006 防爆桥式起重机 6 6 1 6 7 3条 40 3 警示标记吊钩滑轮组侧板的外表面应标出警告字样 如 禁止触地 碰撞 等 JB T5897 2006 防爆桥式起重机 6 7 7条 41 5 电气设备的设计要求爆炸性气体环境时 所有电气设备应采用防爆型电气设备 其中电动机及控制箱 不包括接线盒 应采用隔爆型 可燃性粉尘环境时 防爆起重机配用的电动机和控制箱推荐按尘密型外壳设计制作 其他电气设备 如按钮装置 起升限位器 起重量限制器 运行行程开关及接线盒可按防尘型或尘密型设计制作 JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 4 2条 警示信号应是本质安全型 a 防爆电气设备的选择应符合GB3836 1 2000和GB1247 61 2000的规定 其性能应满足用户提出的防爆级别和温度组别的要求 JB T5897 2006 防爆桥式起重机 6 6 1 6 6 2条 42 防爆电动葫芦 防爆起重机的制造安全技术要求1 防爆电动葫芦 防爆起重机制造时除了要遵循设计对防爆的要求外 还必须对生产制造过程中的原材料 外购外协件 尤其是电气设备的金属外壳和外壳的金属部件中铝 镁 钛 锆含量以及金属结构或机件的外表面所使用防护涂料的主要成分中是否含有铝 镁及其合金的检查或者验证 2 防爆电动葫芦 防爆起重机制造时凡是不涉及到现场拼装的部件之间的连接应用螺栓可靠地连接且必须要有一定的防松措施 如弹簧垫 双螺母等 3 所有旋转部位的轴承处应按照设计规定的要求进行润滑和防护 4 所有具有相对运动的部件之间不应出现碰撞或摩擦现象 如扫轨板与轨道顶面之间 车轮轮缘与轨道侧面之间 端梁栏杆与建筑物之间等 43 四 防爆电动葫芦 防爆起重机的安装安全技术要求防爆电动葫芦 防爆起重机安装时除了要遵循设计对防爆的安全技术要求外 还必须对安装过程中的各个环节进行控制 1 大 小车运行轨道大 小车运行轨道接头处宜采用焊接连接 连接处应光滑 平整 未采用焊接连接的接缝处 其横向错位和高低差不应大于0 5mm 间隙不应大于1mm 防爆起重机和起重小车在通过接头处时应无冲击现象 轨道与车轮接触间应无锈蚀 接触良好 避免因锈蚀而产生火花 JB T10219 2011 防爆梁式起重机 6 5 3条 JB T5897 2006