防爆设备改装方案.docx

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防爆设备改装方案

防爆设备改装专项方案

1、编制依据

MT989-2006《矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件》

MT990-2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》

GB3836.1－2000《爆炸性气体环境用电气设备》第1部分，通用要求；第2部分，隔爆型“d”；第4部分，本质安全型“i”

MT818.1－1999煤矿用阻燃电缆第1单元煤矿用阻燃类软电缆第1部分：

一般规定

MT220－90煤矿用防爆柴油机排气中一氧化碳、碳氧化物检验规范《煤矿安全规程》

Q/BXJ003-2008BX4108DFB《防爆柴油机技术条件》

Q/BXJ004-2006KXB-120/24J《柴油机车隔爆型电源控制箱》

Q/BXJ005-2006ZZB-15/24J《柴油机车自动保护装置》

Q/BXJ008-2009KBQC-4.5/24《柴油机车隔爆型起动机技术条件》

Q/BXJ014-2009KFZ-500《隔爆型交流发电机技术条件》

2、编制原则

为了确保XX隧道瓦斯地段施工安全及质量，防止重大安全事故发生。

通过提前制定XX隧道施工机械的防爆改装方案以应对瓦斯的出现，确保工程顺利进行。

由于防爆改装对车辆动力性能有明显影响，鉴于XX隧道施工工期紧迫，在未检出瓦斯气体前不进行防爆改装，在检测出瓦斯气体后按照本方案进行防爆改装，必要时停止施工进行改装。

3、工程概况

XX隧道进口位于XX市XX县XX镇屯里村南侧冲沟沟口处，出口设在XX市XX乡XX村东侧坡体上，起讫里程DK482+698～DIK498+115，全长15417m。

为了加快施工进度，分进口、出口、3座斜井共5个工区8个工作面组织施工。

隧道钻孔现场测试天然气最大浓度为13720ppm；隧道区虽无储集油气构造，但断层、节理裂隙发育。

地腹有二叠系山西组及石炭系太原组煤系地层及煤9层含瓦斯。

深部煤层气在施工过程中有沿断裂构造向上加速溢出的可能，综合判定XX隧道为高瓦斯隧道，以下里程段工区为高瓦斯工区：

表3-1XX隧道高瓦斯区段统计表

序号

里程段落

所在工点

长度（m）

备注

1

DK487+390～DK487+890

1#斜井出口端

500

2

DK488+660～DK489+100

1#、2#斜井

440

其中1#斜井335m，2#斜井105m。

3

DK489+700～DK490+160

2#斜井进口端

460

4

DK490+820～DK491+423

2#斜井出口端

603

5

DK493+350～DK493+760

3#斜井进口端

410

合计

2413

1#斜井835m，2#斜井1168m，3#斜井410m。

4、工程车辆进行防爆改装的项目（部位）：

4.1、发电机改装为符合国家标准要求的隔爆型发电机。

4.2、把原机启动机，改装为隔爆型起动机。

4.3、使用免维护蓄电池装在隔爆箱内，电路中接线处各种操纵开关均安装在隔爆箱内（电源控制箱）。

4.4、照明、信号灯、喇叭均采用了防爆产品（LED隔爆灯）。

4.5、对于容易产生静电积聚的非金属件采取了抗静电措施。

4.6、为了检测甲烷，加装了甲烷报警器。

4.7、为控制排气温度在70℃，在排气管出口处安装了废气处理箱，废气处理箱出口处安装阻火器以消除排起火花。

对排气支管涡轮增压器表面采用太空绝热材料包封，排气支管和废气处理箱连接用层套式不锈钢水夹层管以保证机体温度≤150℃。

4.8、本机按标准要求增设了七项自动保护设置。

自动保护装置为本安兼浇封型。

当机器运转中某一项超过设定安全值时，自动声光报警，延时15秒～60秒柴油机车自动停机。

项目及安全设定值如下：

表4-1保护项目及设定安全值

序号

项目名称

设定值

保护

动作值

备注

1

柴油机机体表面温度

≤150℃

145±5℃

可根据要求设定保护项目及

保护动作值

2

柴油机排气温度

≤70℃

68±2℃

3

柴油机冷却水温度

≤95℃

95±2℃

4

柴油机机油压力

﹤0.08MPa

0.08±0.01MPa

5

补水箱水位

高于设定水位

缺水

6

柴油机转速

≥柴油机最高转/分

柴油机最高转

7

甲烷浓度

1%CH4

1%

4.9、按MT989和MT990标准，工程机械车辆，应配置便携式甲烷检测报警器，设定值1%瓦斯浓度，当工作环境中瓦斯浓度达到1%时，瓦斯报警器自动声光报警，此时应及时停车迅速撤离工作场地。

待隧道内经通、排风处置后，方能进入隧道内重新作业。

4.10、对于带有涡轮增压器的车辆，空气关断阀安装在废气处理箱的前方。

对没有涡轮增压器的设备增设空气关断阀，一但发生进气回火火花在汽缸外直接燃烧的意外情况，立即拉动关断阀手柄，阻止空气进入气缸，迫使设备停止工作。

5、工程机械车辆改装所用材料

工程车改装所用材料分为自制件和配套件两部分。

5.1自制件（主要部分）

1、废气处理箱、补水箱采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制作；

2、双层排气管外管采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制作；内管为不锈钢金属软管；

3、废气处理箱排气口管、排气阻火器均采用不锈钢制作。

5.2配套部件（受控部件）

1、KXB-120/24J柴油机车用隔爆型电源控制箱

2、ZZB-15/24J柴油机车自动保护装置

3、DGY35/24B隔爆型机车灯

4、DGY3/48L隔爆型信号灯

5、JCB4（O-4.00%CH4）甲烷检测报警器

6、RB2-19二层钢丝编织液压支架胶管

7、M-V1500煤矿用阻燃抗静电V带

6、结构和原理

6.1排气处理系统

排气冷却系统的功能是使排气出口处废气温度≤70℃；熄灭排气中的炭粒燃烧而形成的火星。

排气冷却系统结构如下图。

图6-1排气处理系统简图

排气处理系统的型式为补水箱式，它的工作原理是：

柴油机600℃左右的排气经过柴油机排气总管1－涡轮增压器2－夹层排气管3进入废气处理箱10水面下部，然后经过水洗从水面冒出，再经过排气阻火器7排放至大气中。

由于排气流经过夹层管和进入废气处理箱水洗冷却，排放至大气中的排气实现了≤70℃。

排气经过阻火器时，阻火器可完全熄灭排气中较大炭粒可能残存火星。

阻火器出气口处安装有温度传感器6，当排气在出口处温度超过70℃时，会声光报警，延时15秒－60秒使柴油机自动停机。

由于废气处理箱在工作状态下，是不断耗水的，耗水由补水箱4通过连通胶管5，浮球阀9向废气处理箱10补水，使其水位一直保持在设定水位。

补水箱上设有加水口、出水口、放水螺塞，设置有油（水）标，是让操作者观察及时加水的。

补水箱上设置有水位传感器，当补水箱水位过低丧失向废气处理箱补水能力时，会自动报警，延时15秒－60秒内使柴油机自动停机。

排气支管和涡轮增压器外壳选用纳米陶瓷空心颗粒、硅铝纤维、各种反射材料为主要成分的太空节能高温隔热材料，其导热系数0.03W/Mk，耐温辐射度在-80—1500℃，可抑制增压器表面和排气支管表面热辐射和热量传导。

控制其表面温度在150℃以下。

从增压器到废气处理箱之间连接用层套式水夹层管（不锈钢管）制作，其内用不锈钢蛇型管，外用不锈钢管，中间为水，以保证表面温度在150℃以下。

6.2防爆电气系统结构及使用

防爆电气系统由隔爆电源箱、隔爆操纵箱、自动保设装置、防爆发电机和防爆启动马达、防爆照明及信号灯。

用阻燃电缆（线）将各装置连接而形成系统。

图6-2防爆电气原理图（国二）

6.2.1.具体操作按下述程序执行：

首先用专用工具打开电源总开关K，电源总开关安装于隔爆电源箱上，隔爆电源箱安装在左侧原电瓶安装处,然后观察指示灯是否亮，指示灯安装在隔爆操作箱上，隔爆操作箱安装于两驾驶座中间平台上，指示灯亮表示电源及电网接通。

此时可以按下装置于隔爆操作箱的启动按钮K2，发动机即可起动。

启动操作要按柴油机专用保养说明书的规定实施。

隔爆操作箱上安装有两个拉线开关K3和K4，一个控制前照明灯和前信号灯，一个控制后照明灯和后信号灯。

自动保设装置由控制盒，电源变换盒，气动阀体和七个传感器四部分构成。

控制盒安装于驾驶室仪表盘上，电源变换盒、气动阀体安装于发动机后部右侧，气缸连接线及发动机高压供油泵油门开关相连接。

七项传感器分别安装于下述位置：

1、排温（＜70℃）传感器安装在废气处理箱出口处；

2、表面温度（≤150℃）传感器安装于排气管上部；

3、水箱温度（≤95℃）传感器安装在水箱顶部；

4、油压（≤0.1MPa）传感器安装于发动机主油道处；

5、水位传感器安装于废气处理箱上；

6、转速（≤2650转/分）传感器安装于曲轴皮带轮处；

7、甲烷传感器安装于驾驶室外。

6.2.2.保护系统的工作原理

当某一项超过设定安全值时，给控制盒电讯号，控制盒接受讯号后，发出声光警报，延时30秒后触发电磁电路，关断空气阀，气缸活塞杆靠弹簧力向外运动，拉动停油杆停止向发动机供油，发动机停止运转。

该系统适用于国二标准和带有涡轮增压器的国三柴油机。

图6-3国三车用ECU中央控制器及车用自动保护系统连接电气原理图

对于满足国三、国四排放的潍柴wP10/WP12采用德国BOSCH高压共轨技术的柴油机。

据调查，国外进口和国产的防爆煤矿用车辆目前均执行国二标准，采用传统的机械式喷油。

对电控高压共轨喷油的柴油机，采用措施为：

（1）在防爆柴油机的自动保护装置和柴油机控制器ECU之间加一装置。

应用断电的方法，当七项控制要素某一项达到计定值时，自动保护系统声光报警，计算机断电，柴油机车停车。

原理图见图3

（2）对可产生火花的部位，采用各报控制盒，将接扦件放在隔爆盒内。

（3）对不能安装隔爆盒的接扦件，应用抗静电阻燃胶带进行包封。

7、配套产品的性能技术参数

7.1KXB-120/24J柴油机车隔爆型电源控制箱

KXB-120/24J柴油机车用隔爆型电源控制箱是防爆柴油机车用电气设备。

按照国家标准GB3836.1-2000、B3836.2-2000爆炸性气体环境用电标准设计和生产的。

可作为防爆柴油机车用的电源和操作装置，在煤矿井下或其它有瓦斯和粉尘爆炸性气体环境的场所使用。

电源控制箱为防爆柴油机车上的用电设备供电，同时引入发电机所发的电为蓄电池充电。

该电控箱外壳用钢板焊接，分为隔爆主腔和接线腔，防爆面符合国家标准。

具有用途广（柴油机、装载机、柴油机车）结构简单、操作方便、体积小巧、工作可靠、维护方便等特点。

表7-1KXB-120/24J柴油机车隔爆型电源控制箱性能技术参数

序号

项目

参数

1

防爆形式

隔爆型

2

防爆标志

ExdI

3

额定电压

24V

4

额定容量

120Ah/单只2只（串连）

5

最高充电电压

14.4v/单只

6

最大充电电流

2A～3A充至14.4V/单只

7

瞬间最大放电电流

≤350A

8

短时最大放电电流

≤180A（3～5秒）

9

连续最大放电电流

≤10A

7.2ZZB-15/24J柴油机车自动保护装置

ZZB-15/24J柴油机车自动保护装置是根据国家GB3836.1-2000，GB3836.4-2000标准和行业标准设计生产的，适用于煤矿井下防爆柴油机车运行和安全生产的随机检测和保护。

或其它有甲烷和粉尘等爆炸性气体环境。

自动保护装置由控制盒、电源变换盒、液位传感器、水温传感器、尾气温度传感器、机体表面温度传感器、机油压力传感器、转速传感器、甲烷传感器等组成。

当被测参数超限时，控制盒内发出声光报警，并按设定的延时时间自动关闭柴油机供油系统，从而保证环境和柴油机的安全。