防爆煤量扫描装置壳体的设计.docx
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防爆煤量扫描装置壳体的设计
YBM127G防爆煤量扫描装置壳体的设计
产品设计概述：
ABB智能煤流系统适应于井工煤矿、露天煤矿等各型矿井，以“煤流系统”为对象，涵盖从刮板机，转载机、井下原煤运输各型皮带机、主斜井皮带机运输机/立井提升机、地面选煤厂输送皮带机、选煤厂内煤流输送系统、地面堆场管理系统、装船/装车系统等“煤流流经设备”；体现了对井下原煤运输环节、提升环节、地面原煤运输环节以及洗选环节所涉及单体设备的“自动化”和“智能化”，以及全运输环节的“系统性”和“整体性”理念，通过完善的数学建模、可靠的软、硬件体系，不仅实现物理设备的“智能化”、“系统性”，更能突出实现运营管理的“自适应性”、“系统性”的变革。
在ABB智能全煤流系统®中，核心技术和产品是ABB的防爆煤流量扫描仪，用于对整个胶带机运输系统的煤流情况进行在线扫描和计算，是最重要的传感器，也是智能煤流系统得以实施的重要基础。
ABB智能煤流系统检测单元主要由扫描仪和工业PC组成，用于实时扫描煤流的断面形状，并对检测到的数据进行计算，实时获得煤流的平均高度值，并将这些数据通过以太网通讯传出。
ABB智能全煤流系统®控制中心
产品构成及基本参数
· YBM127G-v（ABB防爆煤流量扫描仪）
额定电压：
AC127V
最大工作电流：
1A
主要设备：
线激光扫描仪
防爆类型：
Exd[ib]IMb
外形尺寸：
513mm*310mm*393mm（长*宽*高）
信号接入：
TCP/IP光纤或者标准网线接口
YBM127G-v是ABB特有的防爆煤量检测装置，进行不接触式的煤量实时监测；扫描仪用来测量输送机上的煤流形状。
在扫描范围α内，扫描仪输出每个断面各测量点的距离hi，算得面积微元ΔSi，据此可以计算输送机上煤层断面积S，并得到外型轮廓和坐标定位等信息，再引入输送机运行速度就可以计算出煤流的体积，从而得出实时的煤流量。
· YBM127G-c（扫描仪中转箱）
额定电压：
AC127V
最大工作电流：
1A
主要设备：
控制用嵌入式系统
防爆类型：
Exd[ib]IMb
外形尺寸：
513mm*310mm*393mm（长*宽*高）
信号接入：
TCP/IP光纤或者标准网线接口
YBM127G-c是防爆控制中转箱，和’-v’扫描仪连接，将信号汇总并和ABB分控和集控中心平台连接，为智能煤流控制提供煤流信息；
产品性能测试
煤流量扫描仪的性能直接决定着智能煤流系统的可靠性和运行精度，与市场其他简易扫描装置相比，ABB煤流量扫描仪扫描精度高、计算速度快，运行稳定，抗干扰能力强，以下将通过一系列现场测试展示ABB煤流量扫描仪的性能：
·静态校准测试
ABB防爆煤流量扫描仪在使用之前需要对静态下的空皮带进行校准，静态校准是测量皮带上的煤层厚度的前提和基础，正常工作时，扫描仪检测到的数据将会和校准状态时的基准进行对比，从而得出此时皮带上的外形，并以此计算平均高度值。
方法上，在皮带静止时，确认扫描仪下面的皮带上没有煤或其他异物，在软件中进行扫描仪校准操作，并自动记录此刻扫描的外形图。
静态校准下，扫描仪扫描出的外形图如下，其中：
1.X轴和Y轴均为mm单位；
2.扫描仪的安装位置为X轴的0.0mm处；
3.左侧和右侧的斜线为扫描仪的扫描范围；
4.A、B两点位皮带的两个边缘，中间的曲线为扫描到的皮带的轮廓。
动态空载测试
动态空载测试的目的在于在无煤的情况下，测量皮带的不同段的外形，以此了解皮带的振动情况以及确定是否需要以及如何对皮带的振动进行补偿。
方法上，在皮带上连续无煤的情况下测量皮带的外形，实时记录外形曲线，并实时计算煤流的高度值。
煤流高度变化曲线如下：
取记录到的4个时刻的数据，其外形图和对应的高度值如下：
从本条皮带的实测数据上来说，在振动的情况下，其检测值约为5mm，而且非常稳定。
当然每条皮带的实际情况并不相同，ABB的防爆煤流量扫描仪可以根据实际的皮带振动情况选择平均值补偿或实时值补偿等方法。
∙ 动态带载测试
本说明通过一些典型的动态测试过程，显示出在皮带运行的过程中，煤流外形和对应的煤流高度的变化情况。
典型动态过程包括：
测试1：
煤流从空载到带载的变化过程
在来煤的情况下，皮带上从很少煤量变化为有较大煤量的一段时间，可以看到煤流的轮廓变化以及煤层高度的变化情况。
这里记录了这个过程中的煤流高度的变化曲线以及其中10个时刻的外形图和对应的煤流平均高度值。
煤流平均高度的变化曲线
测试2：
大煤流的外形和平均高度检测
煤流平均高度超过200mm的情况被视为较大煤流。
这里的记录中包括了一段时间内的平均高度变化曲线以及其中2个时刻的外形轮廓。
测试3：
设定节拍的运行和采煤机不同速度下的煤流高度比较
在胶带机的运行过程中，采煤机按照设定节拍运行，持续监测煤流的外形变化。
测试中，开启一台采煤机参与测试，采煤机以3m/min的速度采煤运行，运行5分钟后采煤机停下来。
测试过程中刮板、转载及皮带都保持运行状态。
记录煤流在这一段时间内的平均高度值的变化图：
图中，A区间为空载时段，B区间为采煤机工作时段，C区间为采煤机停机后的皮带运行时段。
采煤机的启动时间约为20:
31,停机时间约为20:
36，煤从采下到经过扫描仪位置的延时时间约为8分钟，和计算值接近。
从图中可见，在这种采煤机3m/min的运行中，稳定状态下的煤流平均高度值约在100mm附近。
在本次测试中，也设定了让采煤机以1m/min的速度运行一段时间，以下是1m/min运行时煤流平均高度的曲线图。
这里截取的时间约为5min。
从图中可见，稳定状态下的煤流平均高度值约在60mm附近。
在实际运行中，采煤机以6m/min速度运行，以下是实际运行中煤流平均高度的曲线图，这里截取的时间约为5min。
在实际运行中煤量存在一定程度的波动，但仍可看出正常生产时的煤流高度要比设定的采煤机3m/min速度时的煤流高度要大。
由以上测试数据也可以看到煤流高度与采煤机的运行速度存在一定的正相关的关系，在采煤机速度高时，其平均的煤流高度值相应较高；在采煤机速度低时，其平均的煤流高度值相应较低。
性能评判
ABB智能煤流量扫描仪在实际测试过程中展示出以下几个特点：
·ABB防爆煤流量扫描仪可以准确地获得煤流的外形曲线，精度达到毫米级别，通过对应算法分析可以获得高精度的煤层高度值；
·ABB防爆煤流量扫描仪的检测周期为50ms，可以实时地对数据进行在线检测和更新；
·ABB防爆煤流量扫描仪的运行稳定可靠，在煤矿井下现场有粉尘的情况下能够对目标进行可靠地检测。
近年来设计部门对煤磨的收尘间题进行了较多的研究工作,开发出煤磨专用电除尘器、袋式收尘器等多种类型的收尘设备。
但电除尘器投资大、运行管理要求高,而袋式收尘器投资较省,运行管理也相对容易。
因此煤磨袋式除尘器得到了广泛的应用,但使用该收尘器易发生煤粉爆炸。
煤粉爆炸时,温度可达2000℃以上,压力可增加到原来的十几倍,破坏性极强。
因此,解决收尘器的防爆问题具有十分重要的意义。
1爆炸的条件
1.1煤粉温度
不同的煤种其不同的着火温度,但是较细的煤粉,由于比表面积增大,发生爆炸的温度大大低于其着火点。
通常着火温度都在40℃以下。
1.2煤粉的挥发份
煤粉受热后产生的可燃气体先于焦炭燃烧。
在相同条件下,挥发份越高,煤粉的爆炸越剧烈。
通常用煤粉爆炸指数Ur来衡量,当U`>20%时煤粉的爆炸性大大增加。
1.3煤粉的浓度
只有空气中的煤粉浓度达到一定时,才会发生爆炸,煤粉空气混合物爆炸的下限浓度为20一309/m3,上限为2000一70009/m3。
浓度在两界限以外则没有爆炸危险。
1.4煤粉的粒度
煤粉越细,越容易自燃和爆炸,据资料介绍,煤粉的细度大于0.lmm时,几乎不会发生爆炸。
1.5煤粉的灰份与水份
煤粉中灰份越高,爆炸性越弱;水份越大,越不易爆炸。
1.6火源
1.6.1煤粉堆积后自燃
在煤粉制备系统中（包括管道、设备）,由于结构设计不合理、工艺布置不妥当,使煤粉慢慢堆积,产生自燃。
1.6.2系统中夹带火星
如热风中夹带火星。
1.6.3静电产生火花
系统中煤粉颗粒与管壁、箱体发生碰撞,产生静电火花。
2防爆措施
在预防措施中,可分为积极措施和消极措施;积极措施包括采用惰性气体、防爆结构设计以及正确的操作维护;消极措施主要是设置防爆阀门和灭火装置。
2.1采用“惰性”气体煤磨系统一般布置在旋窑窑尾，采用开路负压操作，利用回转窑排出的废气作烘干介质。
这种气体含氧量较低（可视为惰性气体），能起到防爆的作用；如果废气的温度不足，影响煤磨中煤的烘干，可以适当加热废气，以提高磨内温度。
2.2采用防爆结构设计结构设计必须满足防爆要求。
具体措施有:
（1）在收尘器内部不允许有积灰平面。
设计时,各处的倾角均大于70,煤粉则不会沉积而引起自燃;
（2）灰斗采用大角度加长结构。
灰斗内存灰量极少,同时排灰阀采用翻板进行排灰,减少因摩擦发热引起煤粉着火的可能;
（3）选用抗静电滤料。
滤袋通过骨架与收尘器壳体导通,滤袋上产生的静电通过滤料中的金属丝导入大地,有效地防止了静电产生火花的可能性;
（4）设置泄压装置。
在收尘器上增加泄压装置,一旦压力升高到一定限度,泄压装置启动,释放压力。
通常防爆阀承受的压力为1kg/cm2;
（5）配备先进的微机控制系统。
在控制系统中,对运行的关键参数如压力、温度采用多点检测,及时指示报警,并对系统的清灰、卸灰实行自动控制,并根据运行情况及时调整各种参数。
2.3合理的操作规程
操作管理又是防爆措施的一个重要内容,合理的操作制度能最大限度地减少爆炸的可能性。
（1）收尘器投入运行后,要确定正常的运行温度和压力。
一般温度控制在50一60℃之间,压力控制在700一800Pa之间;
（2）根据阻力变化选择最佳的清灰周期和清灰时间,以降低系统阻力、提高收尘效率、延长滤袋寿命;
（3）收尘器的灰斗内不允许有过多的积灰,清灰与卸灰次数应保持一致;
（4）在正常运行过程中,不能打开检修门,以免收尘器内的含尘气体遇空气爆炸;
（5）防爆阀门是收尘器的重要组成部分,不得随意更换防爆阀的材质和结构,并定期检查防爆膜板。
袋式除尘器是一种干式滤尘装置。
滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。
随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。
另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。
因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。
清灰时不能破坏初层，以免效率下降。
[1]
结构型式
编辑
1、按滤袋的形状分为：
扁形袋（梯形及平板形）和圆形袋（圆筒形）。
2、按进出风方式分为：
下进风上出风及上进风下出风和直流式（只限于板状扁袋）。
3、按袋的过滤方式分为：
外滤式及内滤式。
滤料用纤维，有棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等，不同纤维织成的滤料具有不同性能。
常用的滤料有208或901涤轮绒布，使用温度一般不超过120℃，经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250℃，棉毛织物一般适用于没有腐蚀性；温度在80-90℃以下含尘气体。
[1]
优点
编辑
（1）除尘效率高，一般在99%以上，除尘器出口气体含尘浓度在数十mg/m3之内，对亚微米粒径的细尘有较高的分级效率；
（2）处理风量的范围广，小的仅1min数m3，大的可达1min数万m3,既可用于工业炉窑的烟气除尘，减少大气污染物的排放；
（3）结构简单，维护操作方便；
（4）在保证同样高除尘效率的前提下，造价低于电除尘器；
（5）采用玻璃纤维、聚四氟乙烯、P84等耐高温滤料时，可在200℃以上的高温条件下运行；
（6）对粉尘的特性不敏感，不受粉尘及电阻的影响。
粉尘爆炸
编辑
（1）防爆的结构设计措施本体结构的特殊设计中，为防止除尘器内部构件可燃粉尘的积灰，所有梁、分隔板等应设置防尘板，而防尘板斜度应小于70度。
灰斗的溜角大于70度，为防止因两斗壁间夹角太小而积灰，两相邻侧板应焊上溜料板，消除粉尘的沉积，考虑到由于操作不正常和粉尘湿度大时出现灰斗结露堵寒，设计灰斗时，在灰斗壁板上对高温除尘器增加蒸汽管保温或管状电加热器。
为防止灰斗蓬料，每个灰斗还需设置仓臂振动器或空气炮。
（2）采用防静电滤袋在除尘器内部，由于高浓度粉尘随在流动过程中互相摩擦，粉尘与滤布也有相互摩擦都能产生静电，静电的积集会产生火花而引起燃烧。
对于脉冲清灰方式，滤袋用涤纶针刺毡，为消除涤纶针刺毡易产生静电不足，滤袋布料中中纺入导电的金属丝或碳纤维，在安装滤袋时，滤袋通过钢骨架和多孔板相连，经过壳体连入车间接地网。
对于反吹风清灰的滤袋，已开发出MP922等多种防静电产品。
使用效果都很好。
（3）设置安全孔（阀）为将爆炸局限于袋式除尘器内部而不向其他方面扩展，设置安全孔和必不可少的消火设备，实为重要。
设置安全孔的目的不是让安全孔防止发生爆炸，而是用它限制爆炸范围和减少爆炸次数。
大多数处理爆炸性粉尘的除尘器都是在设置安全孔条件下进行运转的。
正因为这样，安全孔的设计应保证万一出现爆炸事故，能切实起到作用；
袋式除尘器是一种干式滤尘装置。
滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。
随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。
另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。
因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。
清灰时不能破坏初层，以免效率下降。
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1、按滤袋的形状分为：
扁形袋（梯形及平板形）和圆形袋（圆筒形）。
2、按进出风方式分为：
下进风上出风及上进风下出风和直流式（只限于板状扁袋）。
3、按袋的过滤方式分为：
外滤式及内滤式。
滤料用纤维，有棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等，不同纤维织成的滤料具有不同性能。
常用的滤料有208或901涤轮绒布，使用温度一般不超过120℃，经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250℃，棉毛织物一般适用于没有腐蚀性；温度在80-90℃以下含尘气体。
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（1）除尘效率高，一般在99%以上，除尘器出口气体含尘浓度在数十mg/m3之内，对亚微米粒径的细尘有较高的分级效率；
（2）处理风量的范围广，小的仅1min数m3，大的可达1min数万m3,既可用于工业炉窑的烟气除尘，减少大气污染物的排放；
（3）结构简单，维护操作方便；
（4）在保证同样高除尘效率的前提下，造价低于电除尘器；
（5）采用玻璃纤维、聚四氟乙烯、P84等耐高温滤料时，可在200℃以上的高温条件下运行；
（6）对粉尘的特性不敏感，不受粉尘及电阻的影响。
粉尘爆炸
编辑
（1）防爆的结构设计措施本体结构的特殊设计中，为防止除尘器内部构件可燃粉尘的积灰，所有梁、分隔板等应设置防尘板，而防尘板斜度应小于70度。
灰斗的溜角大于70度，为防止因两斗壁间夹角太小而积灰，两相邻侧板应焊上溜料板，消除粉尘的沉积，考虑到由于操作不正常和粉尘湿度大时出现灰斗结露堵寒，设计灰斗时，在灰斗壁板上对高温除尘器增加蒸汽管保温或管状电加热器。
为防止灰斗蓬料，每个灰斗还需设置仓臂振动器或空气炮。
（2）采用防静电滤袋在除尘器内部，由于高浓度粉尘随在流动过程中互相摩擦，粉尘与滤布也有相互摩擦都能产生静电，静电的积集会产生火花而引起燃烧。
对于脉冲清灰方式，滤袋用涤纶针刺毡，为消除涤纶针刺毡易产生静电不足，滤袋布料中中纺入导电的金属丝或碳纤维，在安装滤袋时，滤袋通过钢骨架和多孔板相连，经过壳体连入车间接地网。
对于反吹风清灰的滤袋，已开发出MP922等多种防静电产品。
使用效果都很好。
（3）设置安全孔（阀）为将爆炸局限于袋式除尘器内部而不向其他方面扩展，设置安全孔和必不可少的消火设备，实为重要。
设置安全孔的目的不是让安全孔防止发生爆炸，而是用它限制爆炸范围和减少爆炸次数。
大多数处理爆炸性粉尘的除尘器都是在设置安全孔条件下进行运转的。
正因为这样，安全孔的设计应保证万一出现爆炸事故，能切实起到作用；
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