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铸造环境中起重机控制柜的安全防护

文档作者: 卜广强 尹建利 程金华 鲍宏谊 江维金        文档来源: 深圳市特种设备安全检验研究院
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更新时间: 2021年04月07日
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铸造环境中起重机控制柜的安全防护 卜广强尹建利程金华鲍宏谊江维金 深圳市特种设备安全检验研究院深圳518029 摘要:通过分析铸造环境中粉尘、温度、湿度、腐蚀、振动等因素对控制柜及其内部电气设备和元件的 危害,提出了对在铸造环境中工作的所有起重机控制柜及其内部电气设备必须采取合理防护的建议,以提高起 重机电气设备和元件的使用寿命和可靠性。结合在铸造环境中起重机控制柜及其内部电气设备和元件的防护现 状,就加强粉尘防护、温度控制、湿度控制、防腐、防振的具体措施作了一些针对性的探索,并总结了几种常 用的防护办法,供有关单位参考。 关键词:铸造环境;起重机;控制柜;防护措施 中图分类号:TH134 文献标识码:A 文章编号:1001—0785(2olo)07—0075—04 Abstract:Through the analysis on the harms caused by factors under casting environment such a,q dust,temperature, humidity,corrosion,vibration and SO on to control cabinet as well as its internal electrical equipment and components,it is suggested that reasonable protective measures shall be taken for all the crane control cab inets and their internal electrical e— quipment operating under casting environment,to improve the service life and reliab ility of the crane electrical equipment and components.Targeted exploration is also made to strengthen the specific measures Oil dust protection,temperature con— trol,humidity control,corrosion protection and vibration control based on the protection status of the crane control cabinet as well as its internal electrical equipment and components,in addition,several common protection methods are summa— rized for the reference of relevant units. Keywords:casting environment;crane;control cabinet;protective measures 1 铸造环境特点及起重机控制柜防护现状 1.1 铸造环境特点 环境因素包括温度、湿度、清洁度、锈蚀及 振动等,铸造环境中灰尘大、温度高、湿度大 (南方地区)、温差大(北方地区),还有金属粉尘 和腐蚀性气体等恶劣因素。在铸造环境中使用的 起重机有用于吊运熔融金属的各类铸造用途起重 机,还有用于吊运砂箱、铸件以及设备维修用的 普通用途起重机。 1.2 铸造环境中起重机电气设备和元件防护现状 目前,QY型起重机大都选用了铸造环境专用 电气房或经过处理的主梁钢结构内部空间作电气 房;对于其他类型起重机,许多工厂出于降低成 本的考虑,大多选用适合于普通环境中使用的电 气房、控制屏、控制柜、控制箱和接线箱(以下 统称为控制柜),或在此基础上增加并不完善的防 护措施。很多起重机赖以安全运行的控制柜防护 通信技术、计算机控制技术及管理技术,融汇了 物流工程、机电传动、电气控制等专业课程的教 学及实验内容。特别适合教学、实验、参观、研 究等。该实验台的投入使用有利于提高实验教学 水平及培养学生的实践能力和创新思维能力。 参考文献 [1]刘昌祺,董良.自动化立体仓库设计[M].北京:机 械工业出版社,2004. 《起重运输机械》 2010(7) [2]郭环,禹永伟.自动化立体仓库中堆垛机的设计[J]. 物流技术,2002,114(3):17,18. [3]杜志勇.用PLC实现中型立体仓库控制[J].实验室研 究与探索,2004 (11):34 37. 作 者:郑玉巧 地 址:兰州理工大学机电学院 邮 编:730050 收稿日期:2010—01—25 — 75 — 等级过低,内部及其电气设备和元件上沉积了不 少灰尘,有的甚至敞开着控制柜门运行。 从理论上讲,电气设备和元件的使用寿命是 能够达到设计寿命的,但由于在铸造环境中的防 护还存在很多缺陷,致使其实际使用寿命急剧缩 短, 日常维护及维修工作量剧增,甚至导致重大 事故的-发生,给用户造成重大的直接和间接 损失。 2 控制柜粉尘的防护 2.1 粉尘的危害 在正常情况下,空气中的灰尘会沉积在电气 设备和元件表面与空气之间形成隔热层,阻碍设 备和元件散热,使设备和元件的温度上升直到超 过额定值烧毁损坏;另外,在元件中堆积的静电 也会吸附灰尘。灰尘对触点的接触阻抗有影响, 灰尘或纤维性颗粒积聚的微生物还会使印刷电路 被腐蚀断路,造成电气设备和元件不能进行正常 的操作。 2.2 粉尘的防护措施 (1)密封控制柜和重要电气设备 控制柜的门、进出线孔和其他接缝处均采用 密封垫片(聚氨酯泡沫密封条、橡胶密封条或磁 性密封条)或密封胶进行密封处理,柜门设置4 点闭锁机构,防止粉尘进入。如果在使用中需要 取掉变频器键盘,则变频器面板的键盘孔,需要 用胶带严格密封或采用假面板替换,防止粉尘进 入变频器内部。 (2)通风口安装防尘网(毡) 控制柜所有进风口和出风口都必须安装防尘 网(毡),控制柜顶部出风口的上方安装防护顶 盖,防止杂物直接落入。防尘网(毡)要求可以 拆卸和清洗;根据具体情况确定合适的网格尺寸, 能够有效阻挡细小絮状物进入;防尘网(毡)四 周与控制柜的结合处要紧密结合。 (3)选用防护等级高的电气设备和元件,如 采用防护等级为IP54的变频器。 (4)定期维护控制柜和重要电气设备 对控制柜、变频器、变压器和电阻器等重要 电气设备要定期除尘; 尽量用吸尘器清理内部和 外部的粉尘等杂物,而不是用压缩空气吹扫的方 式;对磁性粉尘要用专用工具清理。根据具体情 一76 一 况确定维护周期,一般在1~3个月之间;对于粉 尘严重的场所,建议维护周期在1个月左右甚至 更短。控制柜的清理必须在停电后进行,清理防 尘滤网、模件槽位、插座和机柜,吸尘后要对柜 内的接线进行检查。如有条件,可通过除尘的手 段,使控制柜内的空气达到洁净的程度。 3 控制柜的温度控制 3.1 温度过高过低的危害 (1)高温危害 环境温度过高且无通风冷却条件,会使电气 设备和元件产生的热量散发不出去,从而加快材 料的老化,并在内部引起暂时的或永久的微观变 化。电子元件和集成电路是最容易因高温而造成 故障的元件,热破坏效应(或称热效应)会使元 件产生软性错误而使数据漏失或错误,是产生故 障及造成老化的主要原因。例如变频器一般适合 在一10 cIC一40。【=、相对湿度低于90% 的环境中工 作,温度过高会造成变频器电流输出能力减弱、 过热停机、使用寿命缩短或损坏变频器;据统计, 温度每超出正常温度10 c【=,其可靠性就下降25%; 环境温度若高于4O℃的时候,每升高1℃ ,变频器 就应降额2.5% 使用;环境温度每升高10℃ ,则 变频器寿命减半。 (2)低温危害 一般来说,电气设备和元件可以在低温的环 境下良好地运行,但许多电子元件在低温情况下 是无法运行的。温度过低容易出现水汽的凝聚、 结露或结霜的现象,附着在电路板或元器件表面 的小水珠和霜,轻者腐蚀元器件和电路板,重者 造成短路故障;另外,温度迅速下降会使金属部 件产生不易处理的问题。 3.2 温度的控制措施 (1)选用耐温等级高的电气设备和元件 控制柜中对温度比较敏感的是电子元器件, 可采用低功耗宽温带范围的军用级电子元器件, 最低不可低于工业级电子元器件。军用级、工业 级和民用级电子元器件的功能相同,而在抗恶劣 环境的能力上差异较大。工业级电子元器件温度 范围一20 cC一85 oc,军用级电子元器件温度范围 一55℃ ~125℃ , 民用级电子元器件温度范围 0 ℃ ~70 cI=。 《起重运输机械》 20l0 (7’ (2)合理布置电气设备和元件 通常,电气设备和元件热量的产生并非来自 整个部件,而是部件里某些特定的区域,例如 CPU、电源电路等。设计和选用控制柜时必须留出 多余空间;安排设备和元件时,应合理分布温度 场;充分应用自然对流和烟囱拔风原理散热。例 如将变频器垂直安装在控制柜内的中上部,尽量 远离发热源;正上方和正下方避免安装可能阻挡 排风、进风的大元件,上部和下部边缘距离控制 柜顶部、底部、隔板或必须安装的大元件的最小 间距应大于300 mm;绝对不允许把发热元件或易 发热的元件紧靠变频器的底部安装。 (3)安装单冷或冷暖2用工业空调制冷或 加热 在铸造生产环境中,起重机工作环境温度最 高为50℃ ~60℃。为保证控制柜内电气设备和元 件工作安全、可靠,使用时必须安装工业空调制 冷,将柜内最高环境温度控制在30℃ ~40 c【=。 在铸造停产环境中,起重机工作环境温度最 低为一3O c(=一一20℃ (北方地区)。为避免低温 所造成的困扰,在控制柜内安装电加热器或工业 空调制热,将柜内最低环境温度控制在一10℃ 一0 qC。电气设备和元件从冷的状态进入温暖的状态 以后,.要有i个适应期才能启动,否则会产生结 露现象。 可在控制柜内安装温度传感控制器采集温度 数据,并转化为电流信号传送到变频器,通过变 频器控制工业空调的起动、停止和转速来调节制 冷(热)量或电加热器加热功率的大小,实现温 度的自动调节和保持。 (4)控制柜隔热和保温防护 直接受到熔融金属热辐射的控制柜要采取有 效的隔热措施,保证控制柜表面温度不高于所在 位置的空气温度;采用工业空调制冷的控制柜要 采取有效的保温措施,保证控制柜表面温度不低 于所在位置的空气温度。 (5)加强控制柜散热系统设计 选用导热系数大的材料制造传热元件,减小 接触热阻并尽量缩短热路径;加装风机强迫对流 散热,加装散热器加大发热体表面粗糙度和表面 面积;合理设计风道,避免在柜中形成空气涡流; 根据通风量选择匹配的风机;如有需要可在控制 《起重运输机械》 2010 (7) 柜底部设单独进风口,通过密闭管道与外部干净 环境(如司机室)连接,如果管道长度超过5 nl 以上时,考虑加装鼓风机。 当控制柜内散出的热量超过部件允许温度时, 应采用机械通风措施,其控制开关应具有自动起 动和停止功能。变频器的发热是由内部电路损耗 产生的,通常采用内装风扇将变频器箱体内部热 量带出;若风扇不能正常工作,应立即停止变频 器运行。 4 控制柜的湿度控制 4.1 湿度过高过低的危害 相对湿度过低,容易使机械摩擦部分产生静 电,对电气元件造成干扰、损坏,影响正常工作; 相对湿度过高(如超过80%)且变化较大时,由 于多数电气设备内部的印制板、金属结构件等均 未进行防潮湿霉变的特殊处理,会出现雾化和结 露现象,使电气元件内部焊点和插座焊点的接触 电阻增大,使电气触点的接触性能变差,使元器 件绝缘性能降低、受潮变质、甚至引发短路,使 金属结构件、高温运行的导电铜排、控制板和电 源板上的细小铜质导线产生锈蚀霉变。 4.2 湿度的控制措施 (1)对电气设备和元件的内部设计提出防潮 湿的基本要求,例如采用三防漆喷涂处理印刷电 路板,采用镀镍铬等工艺处理结构件。 (2)在控制柜内放置足量的干燥剂吸附水分, 并定期更换。 (3)在控制柜内安装湿度控制器采集湿度数 据,并转化为电流信号传送到变频器,通过变频 器控制除湿机的起动、停止和转速来调节除湿功 率或电加热器加热功率的大小,将控制柜内相对 湿度控制在30% 一80% 之间,实现湿度的自动调 节和保持。 5 控制柜的防腐 5.1 腐蚀的危害 在铸造环境中,空气里总含有腐蚀性气体或 粉尘,它们不仅会腐蚀电气元器件的引线、印刷 电路板等,而且还会加速塑料器件的老化,降低 绝缘性能。 一77 ~ 5.2。腐蚀的防护措施 控制柜可选用不锈钢板或经表面喷塑处理的 优质冷轧薄钢板等材料制造;在控制柜内加装能 吸附毒性气体的活性材料,并定期更换;凡是钢 结构件必须在喷漆(喷塑)前进行表面防锈处理; 控制柜用的钢板厚度应满足寿命要求。 6 控制柜的防振 6.1 振动和冲击的危害 控制柜受到较大机械振动和冲击时,会引起 柜内电气设备和元件电气接触不良、机械卡阻等 问题,导致电气系统工作异常。 6.2 防振的措施 除了提高控制柜的机械强度、安装位置远离 振动源和冲击源外,还应使用抗震橡胶垫固定控 制柜及其内部电磁开关之类易产生较大振动的元 器件;在电气设备和元件运行一段时间后,应对 其固定连接进行检查和维护。控制柜安装部位的 振动频率在5~l3 Hz时,振动位移不超过1.5 mm;振动频率在13~150 Hz时,振动加速度不超 过10 m/s 。 7 结束语 环境恶劣等因素的作用下,存在工作效率低、损 坏率高、维修量大、寿命短、安全可靠性低等缺 陷。为了保证起重机能在高温、多尘、潮湿等恶 劣环境下健康工作,除实现控制柜密封防尘、内 部温度和湿度自动控制外,还需要采取其它积极、 有效、经济合理的防护措施。 参考文献 [1]TSG QOOO2-2oo8 起重机械安全技术监察规程—— 桥式起重机[s]. [2]TSG Q7o16-2oo8 起重机械安装改造重大维修监督 检验规则[s]. [3]TSG Q7o15-2oo8 起重机械定期检验规则[s]. [4]GB 6067-1985 起重机械安全规程[S]. [5]GB/T 3811—20O8 起重机设计规范[S]. [6]JB/T 7688.1-2008 冶金起重机技术条件通用要求 [S]. [7]裘为章主编.实用起重机电气技术手册[M].北京: 机械工业出版社,2002. [8]张质文,王金诺,虞和谦,等.起重机设计手册[M]. 北京:中国铁道出版社,1998. 作 者: 卜广强 地 址:深圳市罗湖区红岗路1032号特检大厦508室 邮 编:518029 以往,在铸造环境中工作的起重机普遍选用 收稿日期:2009—07— 13 适合在普通环境中使用的电控设备,在使用频繁、 “油改电” 轮胎式集装箱起重机检验的一些建议 赵德栋丁高耀 宁波市特种设备检验研究院 宁波315020 文章编号:1001—0785(2010)07—0078—03 为了应对国际原油市场的动荡及燃油价格的 不断上扬,全国各个货箱码头公司纷纷根据自身 实际情况,选择适合的方案,将所属轮胎式集装 箱起重机的正面吊(简称RTG)由原来的传统动 力由柴油发电机供给方式改变为通过市政供电代 替柴油发电机组方式(简称油改电),以解决柴油 发电机组带来的能耗大、成本高、污染大、噪声 高等实际问题。目前,油改电技术已El渐成熟, ~ 78 一 在给各货箱码头公司带来可观经济效益前景的同 时,也为轮胎式集装箱起重机正面吊油改电后检 验机构检验工作带来了不少问题。 1 油改电后检验性质归属问题 目前,很少有施工单位在油改电项目实施前 向当地特种设备安全监督管理部门办理改造或大 修手续。根据《特种设备安全监察条例》规定: 《起重运输机械》 201O(7)
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