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防爆试验槽的结构设计

时间:2017-10-14 10:31:00   来源:本网   添加人:admin

  防爆试验槽的结构设计裴明尧(中国煤炭科工集团太原研究院,山西太原,030006)送料联动系统等辅助结构的设计,根据各种试验气体爆炸产生的最大压力,给出了防爆试验槽应承受的最大能力。

  表1几种可燃性气体混合物的最大爆炸压力及最大压力体积分数项目甲烷己烷乙烯氢气乙炔最大压力/MPa0.7170.8650.8860.741.03最大压力体积分数/%9.83.08.032.314.5近几年,我国煤炭开采过程中瓦斯爆炸事故时有发生,给国家和人民带来了巨大的损失。要预防瓦斯爆炸事故,一是降低井下瓦斯浓度,采用通风等措施;二是消除点火源,即使用防爆设备。所以对防爆产品进行爆炸试验显现得尤为重要。

  防爆产品爆炸试验(外壳耐压试验和内部点燃不传爆试验)是重要的试验项目。建立防爆试验槽的目的是在试验室创造一个爆炸性气体环境,同时将爆炸限制在防爆试验槽外壳内部这个安全的范围内。

  煤矿用防爆产品种类繁多,外形尺寸大小不一。为了符合国标GB 3836爆炸性气体环境用电气设备,满足防爆产品的爆炸试验需要,必须建立不同容积、不同结构的防爆试验槽,以满足防爆产品的爆炸试验的需要,来保证矿山及工业生产安全。本文重点介绍一种防爆试验槽的结构形式设计。

  1最大承压能力设计防爆试验槽的承压能力决定于可燃性气体混合物爆炸时产生的最大爆炸压力。本文将以甲烷为例,计算可燃性气体混合物的最大爆炸压力。

  甲烷空气混合物在火源作用下发生爆炸,爆炸反应发出的热量将爆炸产物加热到2000T以上,其爆炸压力为:000Pa;Tb为爆炸温度,2316K;T为混合物初始温度,293K;n为初始混合物的摩尔数;m为爆炸产物摩尔数。

  一般对爆炸压力可进行直接测定。表1列出几种常见可燃性气体混合物的最大爆炸压力值。

  因为试验槽为长期使用的固定设备,要保证绝对安全,所以试验槽应设计得强度高一些,以保证能长期安全使用。试验槽承压能力取安全系数为4,根据以上理论计算和表1的情况,试验槽按4MPa承压能力设计。

  2总体结构设计防爆试验槽用来做防爆电气设备等隔爆外壳的强度试验和不传爆试验,试验槽采用圆筒形结构(见),受力性能好。由可知,试验槽采用卧式结构,右端部为可快开的端盖,槽体与端盖由卡箍连接;采用快开结构,由带齿卡箍和带齿端盖组成,端盖和槽体扣合后,旋转卡箍锁紧,卡箍的旋转采用液压油缸驱动。为了保证卡箍的对中和转动灵活,在卡箍的下面安装两组可调整的托辊,罐体内部设置送料联动系统(即托物架)端盖与送料系统联动。

  试验槽由容器用钢板焊接而成,槽体两侧各有3个6.6cm(2寸)的法兰,用来连接配气系统的管路及测压系统和点火系统的电缆。

  为防止可燃性气体混合物泄漏和能够抽真空,试验槽要有良好的密封。在槽体和端盖的结合面上设置一个可充气的密封圈,在未充气时扣合端盖,使操作轻便。扣好卡箍后,给密封圈充气,保证密封可靠。

  3快开结构设计在早期的试验槽设计中,大多用几十条螺栓来连接槽体和托辊底座调整螺栓端盖,此种方法操作费时费力,且安装螺栓时受人为因素影响太大,因螺栓拧紧的程度不能保证一致,致使受力不均匀,易导致螺栓损坏,引发事故。

  本设计采用快开结构设计,该设计具有操作方便快捷、安全可靠的特点。

  为快开结构图。如所示,该结构由卡箍、端盖、槽体连接部和液压油缸组成。槽体与端盖由卡榧连接,卡榧为圆环结构,圆环内侧中间带槽,前侧带齿,后侧不带齿。装配时卡箍套扣在试验槽主体连接部上,其后侧设置限位螺栓。

  端盖带齿,端盖齿通过卡箍齿间,使端盖与槽体扣合后,卡箍旋转一定角度,使卡箍齿与端盖齿重合,实现锁紧。卡箍的转动由左右两个油缸的推、拉实现。

  为了保证连接部分的强度和刚度,槽体与端盖的接口部分增加厚度,预先加工好接口后再与槽体和端盖焊接完成。

  当卡箍锁紧后,给充气密封圈充气,使槽体与端盖接合处密封。

  卡箍的关合与点火系统设有可靠电气闭锁,只有当卡箍锁紧后,方可进行点火,以防止因误操作引发事故。

  4托辊结构设计卡箍套扣在槽体结合部后,其全部质量压在槽体上,转动时产生很大的摩擦力,致使转动不灵活,同时使卡箍与槽体中心偏移,容易阻碍端盖与槽体扣合。

  为了解决这个问题,设计一种托辊结构,利用托辊结构将卡箍托起,为托辊结构图。如所示,托辊为可绕其中心轴自由旋转的圆柱形铁滚,共4个托辊分两组安装在托辊底座上,每组托辊能绕底座上的转轴自由旋转,托辊底座安放在导轨框上,且能在导轨框上沿导轨方向滑动。导轨框左右两侧各设有一条调整螺栓,旋进或旋出调整螺栓可调节托辊底座的位置,从而调整卡箍高度和水平位置,使卡箍与槽体和端盖同心。

  5送料联动系统设计为了方便试件的安装,设计一套送料联动系统。试验槽主体固定安装,槽体内有两条固定轨道。在轨道上设置一套送料快开结构图托辊结构联动系统,即托物架。托物架一端固定有两个车轮,可以在槽体内的轨道上滚动;另一端固定在试验槽端盖上。端盖下面有2个由电动机驱动的车轮,车轮放在地面的轨道上。在电动机的驱动下,端盖、托物架、被试件一起移动,实现被试件进、出试验槽和端盖的开、合。电动机为三相感应防爆电动机,由变频器调速控制。

  6结语防爆试验槽可以广泛应用于矿、厂常见的可燃性气体混合物的爆炸试验,具有良好的安全性能、承压能力和密封性能,试验槽开合操作方便快捷,试件安装方便,能抽至真空和提供预压,配置试验器气体方便。