防爆设备改装专项方案.docx
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防爆设备改装专项方案.docx
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防爆设备改装专项方案
防爆设备改装专题方案
1、编制依据
MT989-《矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件》
MT990-《矿用防爆柴油机通用技术条件》
GB3836.1-《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:
通常要求
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-BX4108DFB《防爆柴油机技术条件》
Q/BXJ004-KXB-120/24J《柴油机车隔爆型电源控制箱》
Q/BXJ005-ZZB-15/24J《柴油机车自动保护装置》
Q/BXJ008-KBQC-4.5/24《柴油机车隔爆型起动机技术条件》
Q/BXJ014-KFZ-500《隔爆型交流发电机技术条件》
2、编制标准
为了确保XX隧道瓦斯地段施工安全和质量,预防重大安全事故发生。
经过提前制订XX隧道施工机械防爆改装方案以应对瓦斯出现,确保工程顺利进行。
因为防爆改装对车辆动力性能有显著影响,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根据本方案进行防爆改装,必需时停止施工进行改装。
3、工程概况
XX隧道进口在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。
为了加紧施工进度,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结构,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结构向上加速溢出可能,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
累计
2413
1#斜井835m,2#斜井1168m,3#斜井410m。
4、工程车辆进行防爆改装项目(部位):
4.1、发电机改装为符合国家标准要求隔爆型发电机。
4.2、把原机开启机,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,电路中接线处多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、喇叭均采取了防爆产品(LED隔爆灯)。
4.5、对于轻易产生静电积聚非金属件采取了抗静电方法。
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取太空绝热材料包封,排气支管和废气处理箱连接用层套式不锈钢水夹层管以确保机体温度≤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出设定安全值时,自动声光报警,延时15秒~60秒柴油机车自动停机。
项目及安全设定值以下:
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℃
可依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成1%时,瓦斯报警器自动声光报警,此时应立即停车快速撤离工作场地。
待隧道内经通、排风处理后,方能进入隧道内重新作业。
4.10、对于带有涡轮增压器车辆,空气关断阀安装在废气处理箱前方。
对没有涡轮增压器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(关键部分)
1、废气处理箱、补水箱采取1Cr18Ni9Ti不锈钢制作;
2、双层排气管外管采取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、排气阻火器均采取不锈钢制作。
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
排气冷却系统功效是使排气出口处废气温度≤70℃;熄灭排气中炭粒燃烧而形成火星。
排气冷却系统结构以下图。
图6-1排气处理系统简图
排气处理系统型式为补水箱式,它工作原理是:
柴油机600℃左右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。
因为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余火星。
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出70℃时,会声光报警,延时15秒-60秒使柴油机自动停机。
因为废气处理箱在工作状态下,是不停耗水,耗水由补水箱4经过连通胶管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,是让操作者观察立即加水。
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择纳米陶瓷空心颗粒、硅铝纤维、多种反射材料为关键成份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,以确保表面温度在150℃以下。
6.2防爆电气系统结构和使用
防爆电气系统由隔爆电源箱、隔爆操纵箱、自动保设装置、防爆发电机和防爆开启马达、防爆照明和信号灯。
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实施:
首先用专用工具打开电源总开关K1,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,指示灯亮表示电源和电网接通。
此时能够按下装置于隔爆操作箱开启按钮K2,发动机即可起动。
开启操作要按柴油机专用保养说明书要求实施。
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组成。
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,气缸连接线和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.保护系统工作原理
当某一项超出设定安全值时,给控制盒电讯号,控制盒接收讯号后,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。
该系统适适用于国二标准和带有涡轮增压器国三柴油机。
图6-3国三车用ECU中央控制器和车用自动保护系统连接电气原理图
对于满足国三、国四排放潍柴wP10/WP12采取德国BOSCH高压共轨技术柴油机。
据调查,国外进口和国产防爆煤矿用车辆现在均实施国二标准,采取传统机械式喷油。
对电控高压共轨喷油柴油机,采取方法为:
(1)在防爆柴油机自动保护装置和柴油机控制器ECU之间加一装置。
应用断电方法,当七项控制要素某一项达成计定值时,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)对可产生火花部位,采取各报控制盒,将接扦件放在隔爆盒内。
(3)对不能安装隔爆盒接扦件,应用抗静电阻燃胶带进行包封。
7、配套产品性能技术参数
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。
根据国家标准GB3836.1-、B3836.2-爆炸性气体环境用电标准设计和生产。
可作为防爆柴油机车用电源和操作装置,在煤矿井下或其它有瓦斯和粉尘爆炸性气体环境场所使用。
电源控制箱为防爆柴油机车上用电设备供电,同时引入发电机所发电为蓄电池充电。
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。
含有用途广(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依据国家GB3836.1-,GB3836.4-标准和行业标准设计生产,适适用于煤矿井下防爆柴油机车运行和安全生产随机检测和保护。
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,并按设定延时时间自动关闭柴油机供油系统,从而确保环境和柴油机安全。
自动保护装置含有接线简单,安装灵活,使用维护方便等特点,同时含有短路保护自动恢复功效。
表7-2ZZB-15/24J柴油机车自动保护装置性能技术参数
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