【摘要】通過對軋機工藝火災(zāi)特點的研究與分析, 研制出了靈敏可靠的軋機 CO2 自動滅火系統(tǒng), 在實際工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。著重介紹了軋機 CO2 自動滅火系統(tǒng)的特點、保護范圍、設(shè)計原則、控制功能等 , 并通過模擬試驗、研制出抗干擾性極強的元器件, 最大程度的保證軋機 CO2 自動滅火系統(tǒng)的靈敏可靠性。
軋機是有色金屬壓延的關(guān)鍵性設(shè)備, 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求, 軋機的軋制速度和自動化程度越來越高, 軋機本身的價值和作用價值也越來越多, 而在軋機的使用環(huán)境中, 由于高速磨擦和靜電等的作用, 再加上油蒸汽的條件, 極易造成起火, 直接威脅著軋機的安全生產(chǎn)。
由于軋機在高速軋制過程采用窄餾份的煤油作為工藝潤滑油冷卻的基礎(chǔ)油, 其比例通常超過總量的 90%。由于軋制工藝的需要, 上述工藝冷卻液通常加熱到 30℃~55℃, 在這樣溫度下, 必然產(chǎn)生大量的油蒸汽, 一旦遇到火源, 如運動部位發(fā)熱, 靜電及斷帶打火等, 極易引起火災(zāi)。軋機外圍設(shè)備如工藝潤滑站、板式過濾器、液壓站、閥組區(qū)等也是極易發(fā)生火災(zāi)和火災(zāi)后必須保護的設(shè)備。
同時, 建筑構(gòu)件、軋機本體、地溝以及排煙系統(tǒng)中聚集的殘油也能導致對軋機及其電氣和液壓系統(tǒng)有嚴重損害后果的火災(zāi)。所有不可控制火災(zāi)都可能導致對軋機、建筑構(gòu)件、房頂和附近的其它設(shè)備造成嚴重損害。
因此設(shè)置靈敏可靠的軋機 CO2 自動滅火系統(tǒng), 是非常必要的。
2系統(tǒng)設(shè)計
2.1 系統(tǒng)設(shè)計需遵循原則
( 1) 根據(jù)國家標準《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
GB50193- 93;
( 2) 根據(jù)軋機軋制工藝起火特點, 進行設(shè)備元器件的研究
( 3) 根據(jù)軋機軋制工藝環(huán)境, 工藝條件, 進行焰源分析;
( 4) 根據(jù)軋機軋制工藝環(huán)境, 起火部位, 進行施工設(shè)計;
( 5) 根據(jù)軋機工業(yè)場合的惡劣條件, 采取各種抗干擾措施;
( 6) 為了避免滅火劑在管道內(nèi)形成干冰堵塞, 采用設(shè)計軟件對低壓系統(tǒng)管路走向、彎頭及變徑的使用、噴頭的布置等進行優(yōu)化設(shè)計, 并進行仿真模擬噴放試驗。專用 CO2 軟件的設(shè)計計算以下列公式為基礎(chǔ):
?、俟艿懒髁坑嬎?/span>
管道支管流量依干管流量按分配計算, 干管流量應(yīng)按下式計算:
Qo=M/t 式中 Qo-干管流量, kg/min。
?、诠艿纼?nèi)徑確定
管道內(nèi)徑可按下式計算:
D=Kd&Q 式中 D-管道內(nèi)徑, mm; Kd-管徑系數(shù), 取值范圍 1.41~3.78; Q-管道設(shè)計流量, kg/min。
?、酃艿烙嬎汩L度
管道計算長度應(yīng)按下式計算:
L=Ly+Lj Lj=f(D)
式中: L-管道計算長度, mm; Ly-管道實際長度, m; Lj-管道附件當量長度, m。
2.2 設(shè)計范圍及保護對象
軋機二氧化碳自動滅火系統(tǒng)一般保護軋機下列區(qū)域:
第 6 期 薄春輝: 軋機二氧化碳自動滅火系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用 - 213-
( 1) 軋機保護區(qū)( 包括軋機機架、軋機罩、地坑、開卷溝、卷取溝、軸承座, 抽輥溝) ;
( 2) 工藝油庫防護區(qū)( 包括油箱、泵站等) ;
( 3) 工藝潤滑地下室防護區(qū);
( 4) 油霧凈化及排煙道保護區(qū)( 包括油霧凈化裝置、排煙道、煙囪) ;
( 5) 過濾機保護區(qū)( 包括過濾機本體、攪拌桶、紙卷貯存
區(qū)) ;
( 6) 地溝防護區(qū);
( 7) 電纜溝防護區(qū);
( 8) 電氣控制室及計算機控制室。
2.3 系統(tǒng)功能
( 1) 自動監(jiān)測火情, 自動進行火災(zāi)聲、光報警;
( 2) 顯示火災(zāi)區(qū)域和部位, 自動記錄火警時間;
( 3) 單路預報警, 雙路確認( 復合火警) 聯(lián)動滅火;
( 4) 有自動, 手操電動和手動滅火三種方式;
( 5) 全淹沒區(qū)域具有疏散延時。延時期間有緊急停噴按鈕;
( 6) 有斷電、斷線故障報警功能;
( 7) 有 CO2 系統(tǒng)接點和各區(qū)火警輔助接點輸出;
( 8) 有備用電源保證 24 小時停電時系統(tǒng)能正常工作;
2.4 系統(tǒng)組成
( 1) 火災(zāi)探測報警系統(tǒng);
( 2) 自動控制滅火系統(tǒng);
( 3) CO2 儲存裝置;
( 4) 主閥、選擇閥等控制及釋放系統(tǒng);
( 5) 滅火劑釋放管路及噴頭。
2.6 滅火控制方式
系統(tǒng)具有自動、手操電動( 即手動消防按鈕電動控制) 和手動控制( 包括氣動手動和機械應(yīng)急手動) 滅火三種操作方式。
2.6.1 自動滅火
當保護區(qū)中任意一個探測器檢測到火情時發(fā)出聲報警信號 ( 預報警) , 通知現(xiàn)場工作人員迅速離開現(xiàn)場, 此時不噴放 CO2, 當另一個相鄰感溫探測器也動作時, 則構(gòu)成復合火警( 既火災(zāi)確認) , 系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)聲光報警信號, 發(fā)出聯(lián)動指令并通過軋
機系統(tǒng)實現(xiàn)切斷主電源, 關(guān)閉所有防火閘門及通風設(shè)備, 停供軋
制油等連鎖操作, 經(jīng)過一段延時時間 ( 只有全淹沒保護區(qū)有延時) , 打開電磁閥釋放啟動氣體, 開啟相應(yīng)區(qū)的選擇閥及主閥實
現(xiàn)自動滅火。對于低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)而言, 到預設(shè)定的滅火
時間后主閥關(guān)閉, 經(jīng)過延時后選擇閥關(guān)閉。
2.6.2 手操電動滅火
軋機設(shè)備的各保護區(qū)在滅火控制柜上分別設(shè)有手動急啟
按鈕, 同時各保護區(qū)在操作人員便于操作的地方( 如主、副操作
臺) 分別設(shè)有手動急啟按鈕, 該急啟按鈕在沒有火災(zāi)報警的情況下, 當操作者發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時, 啟動對應(yīng)區(qū)的急啟按鈕, 系統(tǒng)發(fā)出火
災(zāi)聲光報警信號, 發(fā)出聯(lián)動指令并通過軋機系統(tǒng)實現(xiàn)切斷主電源, 關(guān)閉所有防火閘門及通風設(shè)備, 停供軋制油等連鎖操作, 經(jīng)過一段延時時間( 只有全淹沒保護區(qū)有延時) , 打開電磁閥釋放
啟動氣體, 開啟相應(yīng)區(qū)的選擇閥及主閥實現(xiàn)自動滅火。對于低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)而言, 到預設(shè)定的滅火時間后主閥關(guān)閉, 經(jīng)過延時后選擇閥關(guān)閉。
在正常情況下, 自動控制釋放出的 CO2 量足以撲滅保護區(qū)
的火災(zāi)。如果一次未能全部滅火, 可按下該保護區(qū)二次手操電動按鈕, 繼續(xù)向該保護區(qū)釋放二氧化碳, 直到將火災(zāi)撲滅。
對低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)而言還設(shè)有緊急止噴按鈕, 噴放
過程中如果發(fā)現(xiàn)火災(zāi)已經(jīng)被撲滅, 按下緊急止噴按鈕或者儲罐
控制柜上的主閥關(guān)閉鍵, 滅火劑可馬上停止噴放。
2.6.3 手動控制(包括氣動手動和機械應(yīng)急手動)
當保護區(qū)發(fā)生火情, 自動和手操電動系統(tǒng)均失靈時, 應(yīng)通知有關(guān)人員撤離現(xiàn)場, 關(guān)閉聯(lián)動設(shè)備,
氣動手動: 對于低壓二氧化碳自動滅火系統(tǒng), 直接打開電
磁閥手柄即可打開相應(yīng)保護區(qū)選擇閥及主閥, 實施滅火; 對于高
壓二氧化碳自動滅火系統(tǒng), 直接打開啟動瓶電磁閥手柄即可打開相應(yīng)保護區(qū)選擇閥及相應(yīng)滅火瓶組瓶頭閥, 實施滅火。
機械應(yīng)急手動: 對于低壓二氧化碳自動滅火系統(tǒng), 手動打開相應(yīng)保護區(qū)的選擇閥, 再打開主閥, 即可釋放 CO2 實施滅火。對于高壓二氧化碳自動滅火系統(tǒng), 手動打開相應(yīng)保護區(qū)的選擇
閥, 再打開相應(yīng)滅火瓶組瓶頭閥, 實施滅火。
2.7 系統(tǒng)設(shè)備元器件的研究試驗
No.6 - 214- 機械設(shè)計與制造 Jun.2007
在設(shè)計電氣控制系統(tǒng)時, 我們充分考慮到軋機現(xiàn)場的惡劣環(huán)境和高可靠性要求。軋機設(shè)備現(xiàn)場有許多干擾源, 如大功率直流電機的啟動、紅外線、紫外線、熱源、粉塵、油霧等, 針對這些干擾源, 我們進行了大量的研究與試驗, 研制出抗干擾性極強的產(chǎn)品。在進行噴嘴系統(tǒng)設(shè)計時, 根據(jù)軋機起火部位和特點, 設(shè)計出不同形式的噴頭, 同時在實驗室中模擬軋機現(xiàn)場管路走向、噴頭布置, 進行點火試驗, 進行最優(yōu)化設(shè)計, 針對軋機不同部位設(shè)置不同結(jié)構(gòu)形式的噴頭( 如排煙罩中使用定向噴頭和平面噴頭, 軋機集油盤和開卷、卷曲溝起火部位使用小角度噴頭) , 保證了滅火系統(tǒng)及時、有效的進行滅火。
3應(yīng)用實例
有色及黑色軋機工藝火災(zāi)發(fā)生頻繁, 使用自動 CO2 滅火系統(tǒng)經(jīng)濟、高效, 對設(shè)備無損害。最為顯著的如: 為華北鋁業(yè)有限公司所引進 Mitsubishi Hitachi 1850 冷軋機所配備的低壓 CO2 滅火系統(tǒng), 共撲滅軋機火災(zāi) 11 次, 起火后最快一次恢復生產(chǎn)僅用了
42 分鐘。得到了用戶的好評。
4結(jié)束語
用于有色、黑色金屬加工的軋機工作環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境都比較復雜, 發(fā)生火災(zāi)的影響因素較多, 且規(guī)律性不強, 各有特點。因此, 在滅火系統(tǒng)的設(shè)計中, 不僅要考慮全面、仔細, 同時要對軋機的軋制工藝和起火原因特別清楚。通過我們對軋機起火原因的分析和試驗, 成功的將高壓和低壓二氧化碳自動滅火系統(tǒng)應(yīng)用于有色及黑色軋機上, 替代進口、填補了國內(nèi)空白, 達到了國外先進水平,并廣泛的應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境。
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