關(guān)于散糧系統(tǒng)流程設(shè)備降低粉塵爆炸危險(xiǎn)的改造與應(yīng)用

劉鵬飛 王濤 劉文卿 劉述俊杰 陳厚斌 李金蔚 楊海龍 張星 史中琨

摘 要：散糧系統(tǒng)的各個(gè)流程設(shè)備相通相連，且流程設(shè)備相對(duì)封閉，因生產(chǎn)過程中會(huì)形成大量粉塵，若發(fā)生局部爆炸事故，可能會(huì)形成二次爆炸等，造成的后果無法估計(jì)。因此，本文從預(yù)防（測(cè)溫）、隔離（隔爆）、主動(dòng)干預(yù)（泄爆）3個(gè)方面進(jìn)行研究，通過改造，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。經(jīng)過使用，證明改造效果良好。

關(guān)鍵詞：散糧系統(tǒng);粉塵爆炸;預(yù)防;隔離;主動(dòng)干預(yù)

Abstract：The common flow equipment of grain system is often connected with each other and relatively closed. Due to the formation of a large number of dust in the production process， if a local explosion accident occurs， it may form a secondary explosion， and the consequences can not be estimated. Therefore， it is studied from three aspects： prevention （temperature measurement）， isolation （explosion prevention）， active intervention （explosion release）， that can improve the safety of equipment operation. The application proves that the transformation effect is good.

Key words：Bulk grain system; Dust explosion; Prevention; Isolation; Active intervention

中圖分類號(hào)：TS211.3

散糧系統(tǒng)常見的流程設(shè)備有氣墊式皮帶機(jī)、托輥式皮帶機(jī)、斗式提升機(jī)、刮板機(jī)和除塵器等，為達(dá)到糧食裝卸流程的便捷目標(biāo)，各個(gè)流程設(shè)備之間往往是相通相連的。但這些傳統(tǒng)的流程設(shè)備，由于結(jié)構(gòu)特性和生產(chǎn)特性會(huì)出現(xiàn)一定的安全隱患。由于作業(yè)環(huán)境較為封閉，作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的大量糧食粉塵會(huì)局限于封閉空間中，存在多種引起粉塵爆炸的因素。如皮帶機(jī)的傳動(dòng)滾筒由于長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，部件會(huì)產(chǎn)生破壞導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過程中的動(dòng)平衡狀態(tài)遭到破壞，造成碰撞，產(chǎn)生火花。火花與設(shè)備內(nèi)部的積塵、粉塵接觸，存在引發(fā)粉塵爆炸的火災(zāi)隱患。

為杜絕隱患，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)深入分析研判爆炸因素和爆炸過程，從提高檢測(cè)裝置的覆蓋面和報(bào)警速度，在爆炸事故發(fā)生后立即分散爆炸沖擊力，防止事故擴(kuò)大角度等采取安全措施，實(shí)施優(yōu)化改造。將防火防爆作為系統(tǒng)性安全裝置，主要就流程設(shè)備測(cè)溫、滾筒位移監(jiān)測(cè)、泄爆隔爆3個(gè)方面進(jìn)行改造優(yōu)化，改善優(yōu)化各個(gè)設(shè)備機(jī)構(gòu)之間的連通關(guān)系，提升設(shè)備在作業(yè)過程中的穩(wěn)定性與可靠性，為快速檢測(cè)消除相應(yīng)隱患提供技術(shù)支撐。

1 散糧系統(tǒng)中存在的主要問題

1.1 散糧測(cè)溫系統(tǒng)中存在的問題

（1）用測(cè)溫光纖來監(jiān)測(cè)皮帶機(jī)的跑偏和飄帶。使用測(cè)溫光纖進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)的原理是皮帶跑偏或飄帶時(shí)，皮帶摩擦側(cè)蓋板出現(xiàn)溫升而報(bào)警。但皮帶在運(yùn)行過程中發(fā)生跑偏和飄帶時(shí)，皮帶的接觸位置并不是側(cè)蓋板，多為流程設(shè)備箱體的立柱和蓋板框架（見圖1），它和測(cè)溫光纖安裝位置之間存在著金屬板、金屬立柱的隔斷，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，根據(jù)熱輻射和熱傳導(dǎo)的特性，傳遞過程中熱量損耗較大，問題部位的側(cè)蓋板溫升較慢，致使測(cè)溫光纖不能在第一時(shí)間準(zhǔn)確的傳遞溫度變化信息，確認(rèn)故障位置，從而延誤最佳處理時(shí)機(jī)，造成嚴(yán)重?fù)p失。

圖1 皮帶、測(cè)溫光纖、立柱和蓋板框架的位置示意圖

（2）光纖測(cè)溫報(bào)警速度慢。以青島港董家口分公司港區(qū)糧系統(tǒng)為例，光纖測(cè)溫分布于18條全氣墊式皮帶機(jī)、2條斗提機(jī)和2條托輥式皮帶機(jī)上，光纖布線總長13 km，并使用2臺(tái)光纖測(cè)溫主機(jī)作為信息的反饋處理終端。其中，1號(hào)主機(jī)有4條通道，2號(hào)主機(jī)有7條通道，共計(jì)有11條通道。測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集時(shí)采用逐條通道掃描的方式進(jìn)行信息采集，每條通道的掃描均時(shí)間為6 s，按該掃描速度計(jì)算，1號(hào)主機(jī)的全部4條通道掃描完需24 s，2號(hào)主機(jī)全部7條通道掃描完需42 s。此外，由于感溫本身存在一定的滯后性，所以當(dāng)掃描到故障位置時(shí)，故障位置可能已經(jīng)由于皮帶摩擦起火，但由于不能在第一時(shí)間采取相應(yīng)的制動(dòng)應(yīng)急措施，從而導(dǎo)致粉塵爆炸等一系列隱患問題的發(fā)生，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

（3）光纖測(cè)溫分布于側(cè)蓋板和滾筒表面上易損傷。設(shè)備維修時(shí)，因要拆卸機(jī)械部分，如果操作不當(dāng)極易對(duì)測(cè)溫光纖造成擠壓，導(dǎo)致內(nèi)部光纖斷裂，使測(cè)溫系統(tǒng)無法正常測(cè)溫，存在隱患。

（4）過渡托輥缺少測(cè)溫監(jiān)測(cè)。過渡托輥?zhàn)鳛槠囊还?jié)氣室平緩承接到另一節(jié)氣室的重要中間過渡部件，其可以讓皮帶在整個(gè)流程運(yùn)行過程中，始終保持相對(duì)穩(wěn)定受力，從而保證皮帶不會(huì)因?yàn)橥蛔兊奈恢貌疃鴮?dǎo)致拉力變化造成損傷，達(dá)到保證皮帶安全的目的。但皮帶長時(shí)間高速轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行及粉塵浸入軸承的影響，往往會(huì)使托輥內(nèi)部機(jī)構(gòu)軸承產(chǎn)生損壞，造成異常升溫，導(dǎo)致火災(zāi)患。

1.2 設(shè)備運(yùn)行中滾筒可能存在的問題

結(jié)合日常作業(yè)及故障處理經(jīng)驗(yàn)，可將滾筒（見圖2）發(fā)生的故障歸納為：①滾筒外皮兩側(cè)端面焊縫開裂導(dǎo)致筒皮整體晃動(dòng)，見圖3。②滾筒外皮斷裂導(dǎo)致筒皮局部串動(dòng)，見圖4。③滾筒因軸承故障導(dǎo)致滾筒整體軸向串動(dòng)，見圖5。在上述3種情況下，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障滾筒，依然讓設(shè)備保持運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅會(huì)造成滾筒報(bào)廢，還有可能因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)過程中的動(dòng)平衡失控，拉力大小發(fā)生突變，從而導(dǎo)致皮帶撕裂的惡性事故。此外，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平衡遭到破壞，筒體與箱體發(fā)生碰撞，產(chǎn)生火花，極易造成粉塵爆炸等一系列安全事故，給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重隱患。因此，如何在滾筒發(fā)生串動(dòng)的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題并停止設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)設(shè)備的安全作業(yè)來說是不可缺少的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，所以對(duì)滾筒的位移監(jiān)測(cè)是必不可少的。

圖2 滾筒示意圖

圖3 滾筒外皮兩側(cè)端面焊縫開裂導(dǎo)致筒皮整體晃動(dòng)圖

圖4 滾筒外皮斷裂導(dǎo)致筒皮局部串動(dòng)圖

圖5 滾筒因軸承故障導(dǎo)致滾筒整體軸向串動(dòng)圖

1.3 流程設(shè)備的粉塵泄爆問題

散糧系統(tǒng)流程設(shè)備大多屬于封閉系統(tǒng)，封閉系統(tǒng)不僅可以單方面保證裝卸速度，還可以保證運(yùn)載過程的平穩(wěn)有序，達(dá)到保質(zhì)保速的目的。在裝卸過程中，大多數(shù)糧食都為脫水的干糧，會(huì)由于抓斗等裝卸器具的擠壓導(dǎo)致部分糧食變?yōu)榇种泼娣?，形成糧食粉塵彌漫在設(shè)備內(nèi)部。此時(shí)，若相應(yīng)設(shè)備的除塵器管道通風(fēng)不佳，會(huì)導(dǎo)致大量的粉塵積留于設(shè)備中，存在安全隱患。尤其當(dāng)單位體積內(nèi)的粉塵濃度值較高且符合其自身的爆炸特性時(shí)，就存在粉塵爆炸的隱患，同時(shí)由于作業(yè)特性，流程設(shè)備之間多為互聯(lián)互通體系，一旦發(fā)生局部引燃爆炸事故，若不能及時(shí)將設(shè)備隔離，極易導(dǎo)致大面積的連環(huán)爆炸，造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。

關(guān)于設(shè)備的泄爆設(shè)定都是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測(cè)算設(shè)置的。但在相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)中，僅僅對(duì)斗式提升機(jī)及除塵器出臺(tái)了明確的相關(guān)指標(biāo)，并沒有對(duì)刮板機(jī)、氣墊式皮帶機(jī)的泄爆安全防護(hù)進(jìn)行相關(guān)規(guī)定。在生產(chǎn)過程中，氣墊式皮帶機(jī)及刮板機(jī)作為裝卸生產(chǎn)較為關(guān)鍵的兩個(gè)設(shè)備，其封閉的內(nèi)部環(huán)境所彌漫的粉塵濃度不低于斗式提升機(jī)，其潛在的危險(xiǎn)程度較高。

根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在理想狀態(tài)下，斗式提升機(jī)內(nèi)能夠發(fā)生糧食粉塵爆炸的最低濃度下限為70 g·m-3，該數(shù)值對(duì)于實(shí)際連續(xù)運(yùn)作的生產(chǎn)情況來說明顯偏小，所以斗式提升機(jī)存在較大的粉塵爆炸隱患[2]。對(duì)于裝卸一線的刮板機(jī)和氣墊式皮帶機(jī)來說，長流程的封閉箱體及不間斷的長時(shí)間工作運(yùn)行，其內(nèi)部粉塵濃度也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)值。所以從粉塵泄爆角度來講，刮板機(jī)與氣墊式皮帶機(jī)也應(yīng)存在相應(yīng)防爆泄爆裝置。

除塵器在設(shè)計(jì)及安裝規(guī)范方面均滿足相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但在實(shí)際的裝卸過程中，對(duì)1 400～2 000 t·h-1的實(shí)際糧食裝卸量所產(chǎn)生的粉塵量來講，與設(shè)計(jì)風(fēng)量預(yù)想所達(dá)到的吸附效果差距甚遠(yuǎn)，造成該現(xiàn)象的主要原因是在鋪設(shè)除塵器管道時(shí)，過度注重流程設(shè)備的整體布局，忽略鋪設(shè)時(shí)的多處管道彎頭處所產(chǎn)生的局部阻力大小，從而導(dǎo)致實(shí)際吸塵口處風(fēng)力的大幅度縮減，讓除塵效果難以達(dá)標(biāo)。所以為進(jìn)一步降低粉塵濃度，達(dá)到較為理想的除塵效果，需對(duì)相應(yīng)的除塵管路進(jìn)行改造優(yōu)化，以達(dá)到相應(yīng)目標(biāo)。

2 設(shè)備改造優(yōu)化方案

設(shè)備優(yōu)化改造主要從利用檢測(cè)手段對(duì)流程設(shè)備隱患部位全覆蓋，達(dá)到快速報(bào)警的目的，如發(fā)生爆炸可以通過快速反饋爆炸故障點(diǎn)，在人員干預(yù)下立即啟動(dòng)隔爆裝置，泄爆裝置在爆炸后可快速分散沖擊力，防止事故擴(kuò)大，為現(xiàn)場(chǎng)救援提供更多可能性。

2.1 散糧系統(tǒng)的測(cè)溫系統(tǒng)改造優(yōu)化方案

2.1.1 光纖測(cè)溫系統(tǒng)的改造優(yōu)化

為了避免頻繁拆卸蓋板導(dǎo)致的測(cè)溫光纖損壞，可將需經(jīng)常清理的氣室進(jìn)倉皮帶機(jī)全部改為點(diǎn)式測(cè)溫。并在皮帶機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾、爬坡段等易發(fā)生跑偏和飄帶部位的兩側(cè)立柱（見圖6）加裝點(diǎn)式測(cè)溫傳感器（PT100測(cè)溫傳感器），用于檢測(cè)因皮帶與立柱接觸導(dǎo)致的溫升現(xiàn)象，以確保出現(xiàn)相應(yīng)隱患事故時(shí)，可以第一時(shí)間根據(jù)系統(tǒng)提供反饋信息，及時(shí)準(zhǔn)確的確認(rèn)故障發(fā)生的點(diǎn)，達(dá)到定點(diǎn)定位的目標(biāo)。同時(shí)，因取消進(jìn)倉的光纖測(cè)溫，減少4個(gè)主機(jī)光纖通道，減少光纖掃描時(shí)間24 s，使光纖測(cè)溫的報(bào)警速度得以大幅度提高。在此基礎(chǔ)上，在易出現(xiàn)皮帶跑偏和飄帶的支架位置，增加光纖測(cè)溫點(diǎn)。該測(cè)溫點(diǎn)的設(shè)置是利用現(xiàn)有的測(cè)溫光纖，但由于任意波長的光在光纖傳輸中都存在衰減現(xiàn)象[1]，根據(jù)這一特性，將光纖由原來的直線敷設(shè)的形式改為光纖纏繞點(diǎn)式敷設(shè)形式（見圖7），每一個(gè)測(cè)溫夾具內(nèi)纏繞約1 m的測(cè)溫光纖，增加了單位面積內(nèi)光纖的感溫面積，縮短了到達(dá)相應(yīng)位置時(shí)溫升信息傳遞的距離，使測(cè)溫光纖對(duì)故障信息的傳遞速度得到優(yōu)化，從而達(dá)到了提升測(cè)溫效果的目的。且設(shè)備維修時(shí)，該部位不需拆卸，可以有效防止光纖損傷。

圖6 立柱點(diǎn)式測(cè)溫安裝分布圖

圖7 光纖纏繞點(diǎn)式敷設(shè)圖

2.1.2 過渡托輥點(diǎn)式測(cè)溫的改造優(yōu)化

對(duì)于托輥而言，若出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)異常情況，通常都是內(nèi)部軸承或組件損傷導(dǎo)致動(dòng)平衡失衡，從而伴隨著軸向串動(dòng)出現(xiàn)的異常溫升現(xiàn)象。所以可以通過在托輥支架處安裝點(diǎn)式測(cè)溫的方法，對(duì)過渡托輥進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。

過渡托輥多位于兩節(jié)氣室之間，且氣室之間留有較為充足的空隙。安裝點(diǎn)式測(cè)溫時(shí)，可以用夾具在托輥支架上用夾具對(duì)測(cè)溫塊進(jìn)行固定（見圖8），實(shí)現(xiàn)對(duì)托輥軸的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)。將新增加的測(cè)溫部位點(diǎn)并入原有測(cè)溫點(diǎn)式系統(tǒng)當(dāng)中，引入中控控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以確保可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)溫度的異常變化，進(jìn)行相應(yīng)的重點(diǎn)盯靠，達(dá)到保證設(shè)備設(shè)施、皮帶的正常運(yùn)行的目的。

圖8 托輥點(diǎn)式測(cè)溫安裝位置圖

2.2 滾筒位移監(jiān)測(cè)的改造優(yōu)化方案

對(duì)于滾筒的位移監(jiān)測(cè)，關(guān)鍵在于出現(xiàn)串動(dòng)現(xiàn)象的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，需在出現(xiàn)微小位置偏移信號(hào)時(shí)就立即采取相應(yīng)的制動(dòng)措施，以保證設(shè)備設(shè)施的安全。對(duì)位置監(jiān)測(cè)而言，用限位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)目標(biāo)是相對(duì)直接的一種方法。但常用的限位開關(guān)檢測(cè)距離較長，無法滿足所需的滾筒位移監(jiān)測(cè)的需求。所以推薦選用更為靈敏的金屬型限位開關(guān)作為相關(guān)信號(hào)的接觸反應(yīng)器。

在積塵箱滾筒兩端圓周所對(duì)應(yīng)的側(cè)壁上，呈中心對(duì)稱安裝2個(gè)相近開關(guān)，同時(shí)在滾筒的兩端各安裝2個(gè)限位開關(guān)（如圖9、10所示），形成限位反饋。

圖9 積塵箱滾筒兩端圓周所對(duì)應(yīng)的側(cè)壁安裝開關(guān)示意圖

圖10 滾筒兩端安裝開關(guān)示意圖

利用金屬型接近開關(guān)檢測(cè)距離為3～5 mm的檢測(cè)特性，調(diào)節(jié)開關(guān)與滾筒的極限檢測(cè)距離，并將限位報(bào)警信號(hào)串聯(lián)到跑偏停機(jī)中去，讓報(bào)警信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)制停機(jī)信號(hào)的一種，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的連鎖停機(jī)，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)滾筒串動(dòng)現(xiàn)象的目的，確保了第一時(shí)間的停機(jī)斷電，保障設(shè)備設(shè)施及人員的安全。

2.3 散糧系統(tǒng)粉塵防爆改造優(yōu)化方案

2.3.1 泄爆面積及泄爆裝置的改造優(yōu)化

（1）對(duì)于刮板機(jī)泄爆方案的改造優(yōu)化。以青島港董家口分公司港區(qū)設(shè)備為例，根據(jù)相應(yīng)的粉塵爆炸泄壓規(guī)范[3]，并沒有對(duì)刮板機(jī)安裝泄爆裝置的要求與規(guī)范。由于刮板機(jī)同斗提機(jī)形體類似，同屬圍包體。所以針對(duì)刮板機(jī)泄爆總面積的測(cè)算，依據(jù)對(duì)斗提機(jī)的相關(guān)要求規(guī)范進(jìn)行測(cè)算，其泄爆口安裝位置主要依據(jù)刮板機(jī)輸送物料特點(diǎn)確定。

青島港董家口分公司港區(qū)主要有3臺(tái)刮板機(jī)，其中MG1長為50.2 m、MG2長度為47.1 m、MG3長度為26.6 m。長度均大于25 m，依據(jù)斗式提升機(jī)測(cè)算要求，為確保泄爆的有效安全，按照有效泄壓面積不低于0.05 m2·m-3的要求進(jìn)行計(jì)算，得到3臺(tái)刮板機(jī)的有效泄壓面積（泄爆總面積），見表1。

根據(jù)測(cè)算結(jié)果對(duì)刮板機(jī)增設(shè)泄爆口，并根據(jù)刮板機(jī)輸送物料中各部位揚(yáng)塵情況，確定刮板機(jī)安裝泄爆口位置。MG1、MG2上蓋板現(xiàn)有4個(gè)觀察窗，在不改變使用功能的前提下，將4個(gè)觀察窗的蓋板改為泄爆板足以滿足相應(yīng)的泄爆的需求。泄爆口位置見圖11;MG3上蓋板現(xiàn)有3個(gè)觀察窗，在不改變使用功能的前提下，將這3個(gè)觀察窗的蓋板，改為泄爆板以滿足相應(yīng)的泄爆需求，泄爆口開口位置見圖12。這樣改造確保了流程運(yùn)行段及機(jī)頭機(jī)尾的大體積封閉箱體均能達(dá)到相應(yīng)的泄爆要求，同時(shí)縮短改造周期，降低了改造費(fèi)用及難度，節(jié)約了人力、物力、成本。

圖11 MG1、MG2上蓋板觀察窗圖

圖12 MG3上蓋板圖

（2）對(duì)于氣墊式皮帶機(jī)泄爆方案的改造優(yōu)化。對(duì)于氣墊式皮帶輸送機(jī)而言[3-4]，要結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況及設(shè)備自身的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行改造優(yōu)化。以青島港董家口分公司港區(qū)皮帶機(jī)為例，發(fā)現(xiàn)皮帶機(jī)運(yùn)送物料過程中，多數(shù)粉塵揚(yáng)塵主要集中在頭部及尾部的原因是物料落差較大及沖擊造成揚(yáng)塵，機(jī)頭、機(jī)尾相比于皮帶機(jī)其他位置，危險(xiǎn)指數(shù)較高。而中間段揚(yáng)塵較輕微，甚至無揚(yáng)塵，主要是由于風(fēng)壓將氣室內(nèi)部粉塵吹起。

根據(jù)皮帶機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，并結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)對(duì)皮帶機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾及中間段分別進(jìn)行相應(yīng)改造。以青島港董家口分公司設(shè)備為例，其具體改造方案：①出倉皮帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾都屬于敞開式的皮帶機(jī)，上蓋板每隔一段距離均安裝有相應(yīng)的透氣帽，此種情況下，則需在機(jī)頭加裝泄爆口，以達(dá)到皮帶機(jī)日常運(yùn)行作業(yè)時(shí)所需要的泄爆目標(biāo)。②進(jìn)倉的氣墊式皮帶機(jī)，其機(jī)頭、機(jī)尾都屬于密閉式箱體，但未達(dá)到泄爆要求，則需對(duì)現(xiàn)有觀察窗進(jìn)行改造，在不影響基本功能使用的前提下，將觀察窗的蓋板改為泄爆板，以滿足相應(yīng)的泄爆要求。此外，在皮帶機(jī)上蓋板位置每隔50 m加裝一個(gè)透氣帽，便于排除皮帶機(jī)運(yùn)行中多余的廢氣及泄壓（見圖13）。

圖13 皮帶機(jī)圖

（3）除塵器的管路改造優(yōu)化。以青島港董家口分公司港區(qū)的設(shè)備為例，管道線路見圖14。存在轉(zhuǎn)彎路徑過多的問題。每個(gè)轉(zhuǎn)彎處都會(huì)存在相應(yīng)的局部阻力，會(huì)間接的增加系統(tǒng)風(fēng)量在管道內(nèi)部流動(dòng)的阻力，從而導(dǎo)致實(shí)際的除塵器吸塵風(fēng)量到達(dá)密閉箱體時(shí)會(huì)有一個(gè)極大衰減，嚴(yán)重影響到了吸塵效果。所以，改造優(yōu)化的首要步驟就是重新規(guī)劃管路路徑，減少轉(zhuǎn)彎路徑，減少內(nèi)部阻力點(diǎn)，從而改善達(dá)到尾部箱體風(fēng)力大小的水平。關(guān)于管道的分流問題，在該路徑的管路中，至少存在3處風(fēng)流會(huì)集點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)力匯集時(shí)，容易在局部形成湍流，湍流的存在同樣會(huì)產(chǎn)生增大整個(gè)管路系統(tǒng)的阻力，同時(shí)又會(huì)對(duì)風(fēng)力的分風(fēng)存在影響。所以在改造優(yōu)化的過程中，要盡可能減少管道并結(jié)的情況達(dá)到減少內(nèi)部系統(tǒng)阻力的效果。通風(fēng)管道風(fēng)量計(jì)算公式見式（1）。

T（m3·h-1）=R×S×3600（1）

式（1）中，R為風(fēng)管截面積，單位m2;S為管道里的氣流速度，單位m·s-1。

圖14 原管路圖

在風(fēng)速一定的情況下，增大出風(fēng)口處的風(fēng)量最為直接的辦法就是增大管路直徑，從而改善除塵器吸附除塵的效果。原管路由于管道系統(tǒng)內(nèi)部阻力較大，管徑較小，導(dǎo)致風(fēng)量不足，吸附力較低，當(dāng)啟動(dòng)除塵器時(shí)，在人工除塵口處未能發(fā)現(xiàn)明顯的粉塵吸附現(xiàn)象。改造優(yōu)化后的管路減少了管道內(nèi)部的風(fēng)力拐向點(diǎn)，同時(shí)在管路的拐向處用風(fēng)管彎頭的曲率半徑遠(yuǎn)大于管徑的類90°彎管對(duì)管道進(jìn)行連接，以保證風(fēng)力管道路徑在拐向處的衰減最小化，見圖15。明顯增大了管路的管徑，實(shí)現(xiàn)增大管道內(nèi)風(fēng)量的目標(biāo)，從而確保在箱體吸塵塵口處風(fēng)量大小。管路改造優(yōu)化完成后，啟動(dòng)除塵器時(shí)，可以在箱體的人工除塵口處，形成明顯的上升“粉塵氣流”，改造優(yōu)化效果明顯。

圖15 改造優(yōu)化管路圖

2.3.2 粉塵爆炸隔爆裝置的改造優(yōu)化

（1）除塵器的改造優(yōu)化。除塵器作為粉塵積攢、抑制揚(yáng)塵的重要設(shè)備，也是預(yù)防粉塵爆炸的重點(diǎn)設(shè)備。從除塵器防粉塵爆炸方面來講，分為2個(gè)方面：①如何快速讓除塵器切斷與外來故障流程設(shè)備的連接，防止火花進(jìn)入除塵器內(nèi)。②如果除塵器內(nèi)部發(fā)生粉塵爆炸，其內(nèi)部的壓力就會(huì)增大造成氣流逆向除塵器流動(dòng)，爆炸火焰與壓力會(huì)沿著逆向氣流擴(kuò)散到所有相連的設(shè)備造成相連設(shè)備的二次爆炸或多次爆炸。因此，在除塵器的入口管道處需要安裝相應(yīng)的爆炸隔離裝置。

在流程設(shè)備與除塵器連接的入口管道處，安裝火花探測(cè)儀和氣動(dòng)隔離閥以實(shí)現(xiàn)隔爆防爆，并將相應(yīng)的控制程序利用PLC進(jìn)行編寫，輸入中控控制體系中。當(dāng)除塵器與設(shè)備的連通處出現(xiàn)異常情況時(shí)，火花探測(cè)儀探測(cè)到火花，其故障信號(hào)通過PLC控制程序反饋到中控室，中控可以立即停止除塵器風(fēng)機(jī)，同時(shí)進(jìn)行氣動(dòng)隔離閥動(dòng)作，切斷除塵器吸塵口達(dá)到防止除塵器爆炸或爆炸蔓延的目的，見圖16、17。

圖16 原除塵器圖

圖17 改造優(yōu)化后除塵器圖

此外，在編制PLC控制程序時(shí)，將流程設(shè)備的故障連鎖停機(jī)信號(hào)與除塵器運(yùn)行控制相關(guān)聯(lián)，使流程設(shè)備出現(xiàn)連鎖停機(jī)故障信號(hào)時(shí)，也能啟動(dòng)除塵器停止運(yùn)行指令，并啟動(dòng)氣動(dòng)隔離閥，防止因皮帶機(jī)故障產(chǎn)生的火花、高溫等導(dǎo)致粉塵爆炸的因素進(jìn)入到除塵器內(nèi)，避免除塵器爆炸。

（2）流程設(shè)備閘門程序的改造優(yōu)化。流程設(shè)備之間、與緩沖倉、筒倉之間都是通過電動(dòng)閘門進(jìn)行流程的切換，一旦出現(xiàn)粉塵爆炸，為阻止事態(tài)蔓延，需要第一時(shí)間關(guān)閉電動(dòng)閘門。為達(dá)到這一目標(biāo)，通過修改中控PLC閘門控制程序，增添對(duì)定片、定量及全部閘門的控制，在上位界面中增加相應(yīng)的一鍵關(guān)閉電動(dòng)閘門按鈕，讓中控人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況第一時(shí)間做出相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，以降低損失。

3 改造優(yōu)化效果

3.1 糧系統(tǒng)測(cè)溫系統(tǒng)改造優(yōu)化

①通過對(duì)氣墊式皮帶機(jī)加裝點(diǎn)式測(cè)溫，加強(qiáng)了對(duì)皮帶機(jī)跑偏和飄帶所造成的異常溫升的監(jiān)控，解決了無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)及反饋皮帶機(jī)跑偏和飄帶現(xiàn)象的問題。②通過減少側(cè)蓋板測(cè)溫光纖回路數(shù)量，采用點(diǎn)式測(cè)溫進(jìn)行測(cè)量，減少了光纖主機(jī)通道數(shù)量，提高光纖測(cè)溫的報(bào)警速度，從而讓溫度控制反饋時(shí)間整體控制在30 s以內(nèi)，解決溫度預(yù)警不及時(shí)、預(yù)警延遲的問題，為第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)提供基礎(chǔ)。

3.2 滾筒位移監(jiān)測(cè)的改造優(yōu)化

通過在滾筒兩側(cè)安裝金屬接近開關(guān)限位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滾筒運(yùn)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過限位報(bào)警信號(hào)的反饋系統(tǒng)，及時(shí)讓故障滾筒停止運(yùn)轉(zhuǎn)，消除故障后的摩擦火花隱患，并將故障問題止步于單一的滾筒自身，杜絕了故障事態(tài)擴(kuò)大的可能。

3.3 散糧系統(tǒng)粉塵防爆改造優(yōu)化

通過合理增添刮板機(jī)、氣墊式皮帶機(jī)泄爆裝置使流程設(shè)備在作業(yè)時(shí)，封閉流程內(nèi)部的粉塵環(huán)境可以始終保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)平衡濃度當(dāng)中，有效遏制了粉塵爆炸發(fā)生的可能性，為生產(chǎn)作業(yè)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保證。同時(shí)，通過對(duì)除塵器管路路徑合理的優(yōu)化改造，減少了管路內(nèi)部的系統(tǒng)阻力，實(shí)現(xiàn)了增大管路內(nèi)部風(fēng)量的目標(biāo)，使除塵器在與設(shè)備相連的吸塵口處，依然可以維持較大的風(fēng)力，從而對(duì)裝卸過程中產(chǎn)生的糧食粉塵進(jìn)行穩(wěn)定的吸附收集，并在一定程度上控制流程設(shè)備內(nèi)部的粉塵濃度，這是散糧系統(tǒng)粉塵防爆系統(tǒng)中不可或缺的重要一步;通過在流程設(shè)備連接口之間設(shè)置一鍵關(guān)閉隔離閘門，并與相關(guān)流程設(shè)備的運(yùn)行程序進(jìn)行并聯(lián)，為第一時(shí)間針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的異常情況做出應(yīng)急處理提供了可能，阻止事態(tài)蔓延，實(shí)現(xiàn)了將損失降到最小的可能。

4 結(jié)語

該套安全防爆防護(hù)裝置在糧食系統(tǒng)應(yīng)用以來，運(yùn)行效果良好，改善了故障問題點(diǎn)的反饋時(shí)間長、故障位置模糊的短板，切實(shí)提高作業(yè)人員處理故障的應(yīng)急速度，在流程化糧食系統(tǒng)的裝卸設(shè)備的維修及安全防護(hù)中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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