ZJH36/127S隔爆兼本质安全型核子秤的设计

0　引言

煤炭产业目前是中国能源支柱产业,如何充分有效地利用有限资源服务于经济的发展是一个亟需解决的问题。但是国内煤炭行业由于开采手段的相对落后,特别是管理水平的落后造成了巨大的资源浪费,其中计量手段的落后是导致这种状态的一个重要的原因之一,因此计量手段的改造是提高管理水平的一个突破口。核子秤及其工业应用系统作为一种先进的计量工具有许多优点,但是由于煤矿井下特别是高瓦斯矿井的特殊环境,包括爆炸性气体(主要指甲烷混合物)的存在、供电系统的特殊性、高湿度等,对井下使用的仪器设备提出了较高要求,使常规核子秤系统难以胜任井下的计量工作,为此特设计了ZJH36/127S型隔爆兼本质安全型核子秤。

1　设计依据概述

国家标准是技术设计的依据,防爆设计必须依据相关的国家标准[1～4]执行。国标中严格规定了井下电气设备的技术规范,根据国家标准用于井下的电气设备防爆类型较多,隔爆型电气设备和本质安全型电气设备是其中重要的两种。

隔爆型电气设备是指带有隔爆外壳的设备,隔爆外壳能保证外壳内部的爆炸性气体即使发生爆炸,通过隔爆结合面溢出的火花能量也不会引爆壳外爆炸性气体;本质安全型电气设备,简称本安型电气设备,是指正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃爆炸性气体。

2　设计原则

针对煤矿井下等特殊场合的情况,国内研制过防爆核子秤并投入应用,取得了一定的成绩,但是大多采用隔爆型方式,不能在井下带电调试,这样给安装调试,特别是维修带来了极大的麻烦,既浪费人力、物力、财力,又耽误正常生产。根据相关国家标准的要求,确立了“确保安全,方便使用”的设计原则。为了克服上述防爆核子秤的弊病,采用了隔爆兼本质安全型核子秤的方案。考虑到井下工况环境的恶劣,明确了“矿用电器+防爆外壳=矿用防爆电器”的基本前提,而抛弃了“通用电器+防爆外壳=矿用防爆电器”的传统认识。基于这一基本前提,防爆核子秤的设计必须同时满足矿用和防爆两大要素。因此设计中必须充分考虑以下因素:

1)环境条件　包括海拔高度、空气温度、相对湿度、安装空间、微观环境条件等。

2)工况条件　包括供电系统、电压等级、电压偏差、负荷类别、极限分段能力、安装条件、冲击与振动、污染等级、安装类别等。

3)防爆类型　主要有隔爆型“d”、增安型“e”、本质安全型“i”、正压型“p”、充油型“o”、充沙型“q”、特殊型“s”。

3　防爆核子秤的设计

ZJH36/127S型核子秤是常规核子秤的进一步发展,主要包括隔爆型电离室、隔爆兼本安型电源、本安型二次仪表和本安型测速机构4部分。它的防爆设计包括隔爆外壳的设计和本安电路的设计。