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防爆电梯无接触器控制系统

供稿:工控网 2006/9/5 9:14:00

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在石油、化工、冶金等企业都有一些存在着爆炸性气体混合物的危险场所。这些场所的电气火花或电器表面的静电以及机械磨擦和撞击产生的热量与火花都可能引起爆炸。所以,在有爆炸性气体混合物存在的场所使用的电梯必须具有可靠的防爆性能。所谓防爆电梯就是针对这种可燃气体、蒸汽、粉尘与空气形成爆炸性混合物的爆炸危险环境条件下所使用的电梯。
爆炸是指物质经过物理或化学作用突然从一种状态变成另一种状态并急剧放出巨大能量,产生光、热或机械功而使周围物体受到猛烈冲击和破坏。可燃性气体混合物爆炸是可燃气体与空气混合后迅速燃烧,引起压力急骤升高的过程。爆炸氧化反应速度极快,反应产生的能量在极短的时间内释放出来。爆炸时火焰传播速度可达到每秒数百至上千米,压力可升高10~20倍并形成巨大的冲击波,所以爆炸的破坏力十分巨大。
可燃气体混合物爆炸必须同时具有以下条件:即环境中有可燃性气体或蒸汽存在,而且在空气中的混合物浓度达到爆炸极限,同时又遇到足够能量的引爆源。防止爆炸性气体混合物爆炸的基本方法就是防止引起爆炸的两个条件同时出现。也就是在爆炸性危险区域内不能出现点燃爆炸性混合气体的火花、热量和温度等点火源。点燃爆炸性混合气体的点火源一般有明火、各种电火花、机械冲击磨擦产生的火花、高温物体和物质自燃等,但防爆电梯所涉及的主要是电气火花、磨擦冲击火花和机械、电器表面的高温,也就是要解决电气防爆和机械运动的防爆问题。
1、在爆炸性危险环境条件下所使用的防爆电梯在运行过程中的不安全环节和因素:
(1)曳引机(减速箱和电动机)和开门电机在运行中有可能产生高温;
(2)控制柜中的交流接触器和继电器的触点有可能拉弧而产生电气火花;
(3)层门门锁的电气触点(含被动门联锁开关)在接通和断开时可能拉弧而产生电气火花;
(4)电梯安全回路中的各个安全开关和急停开关在其动作时有可能产生电气火花;
(5)轿厢操纵箱和层门召呼盒中的各种按钮在操作时有可能产生电气火花;
(6)电气安装中的各种接插件、接线端子由于其松动和接触不良时有可能产生电气火花;
实际上现代电梯的机械结构设计已经非常先进,机械磨擦小、运行效率高,由于电机或机械碰撞、撞击和磨擦所产生的热量和温升很小,一般情况下都不足以引起爆炸性危险。电梯运行过程中存在的潜在危险主要是接触器、继电器、开关和按钮在通断时产生的电气火花,这是在设计防爆电梯时要重点关注的地方。
如果我们将整个电梯控制系统和拖动系统全部按无接触器和无继电器架构原则进行设计,同时,按含有电子元件的安全电路对其进行型式试验,我们就能从根本上摘除在爆炸危险性条件使用电梯的主要引爆源,从而确保电梯使用的安全性和可靠性,真正做到能全面满足电梯在各种含有爆炸性危险性介质环境下的防爆性能。
目前电梯行业所使用的系统均为电脑主板控制加变频器拖动的模式,我们则采用将电梯控制系统(微电脑)和拖动系统(变频器)进行复合并按机电一体化原则进行组合设计。为避免由于功率模块短路击穿而造成对电机控制的失控,在进行电气系统设计时,增加对用来阻断电流流动的控制装置和监控制装置的可靠性和安全性进行监测,并将其按含有电子元件的安全电路的安全部件进行型式试验,以验证其安全性。
GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》12.7.3交流或直流电动机用静态元件供电和控制应采用下述方法中的一种:
a)用二个独立的接触器来切断电动机电流。
电梯停止时,如果其中一个接触器的主触点未打开,最迟到下一次运行方向改变时,必须防止轿厢再运行。
b一个由以下元件组成的系统:
1) 切断各相(极)电流的接触器。
2) 用来阻断静态元件中电流流动的控制装置。
3) 用来检验电梯每次停车时电流动阻断情况的监控装置。
在正常停车期间,如果静态元件未能有效的阻断电流的流动,监控装置应使接触器释放并应防止电梯再运行。
GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》同时规定12.7.4 在12.7.2.2b)2)或12.7.2.3b)2中所述的控制装置和在12.7.2.2b)3)或12.7.2.3b)3中所述的监控装置不必是14.1.2.3规定的安全电路。但如果我们将其视为安全电路,并按安全部件的要求进行型式试验,以确保“控制装置”在对电流流动或阻断实施控制时切实有效,“监控装置”在对“电流流动或阻断”进行实时跟踪或监控时也切实有效。当技术进步发展到确实能能保证“控制装置”和“监控装置”安全可靠时,此时,是否可以不执行标准中“1)切断各相(极)电流的接触器。”这一项呢?如果能突破标准中的这一条,此项“无接触器电梯控制系统”是否就可以梦想成真呢?我想任何一项标准是不能阻止技术进步的,技术进步了,相应的标准也要随之变化。
如果真能去掉电梯控制系统中的接触器或继电器时,防爆电梯的很多技术难题都将迎刃而解,而且其它电梯的控制系统也必将由此而引发一次技术突破。
将上述电气设备按隔爆型防爆技术用工程塑料密封盒全部封闭,仅将操作按钮和显示屏置于外表,以避免由于静电火花引起爆炸性危险。
将电梯安全回路和门回路的全部各种安全开关在串接后直接进入微机主板对电梯运行进行安全检测和实时控制。由于勿须驱动中间继电器,故而电流会很小,因此其危险程度将大大降低;
将各种安全开关和操作按钮按防爆电气设备的原则进行选型或专门设计,这些电气设备的防爆等级不能低于所防护的爆炸物质的类别、级别和组别,防爆形式应与不同危险区域的要求相适应,(它可以是隔爆型的防爆电气设备);
控制柜和井道布线中的各个接线端子或接插件进行密封以防止电气火花的扩散;同时,线路的布线方法与引入装置应与危险区域相适应,对本安电路必须防止外部干扰可能造成的危险。
信息来源于:中国电梯

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