防爆電梯機械部件點燃危險辨識及檢驗*

梁峻，王新華，蔣漳河，湯鵬，鄭曉峰

(1廣州特種機電設(shè)備檢測研究院，廣東廣州510180；2國家防爆設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，廣東廣州510760；3寧波市特種設(shè)備檢驗研究院 ，浙江寧波 315048)

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防爆電梯機械部件點燃危險辨識及檢驗*

梁峻1,2，王新華1,2，蔣漳河1,2，湯鵬1,2，鄭曉峰3

(1廣州特種機電設(shè)備檢測研究院，廣東廣州510180；2國家防爆設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，廣東廣州510760；3寧波市特種設(shè)備檢驗研究院 ，浙江寧波 315048)

在對防爆電梯典型機械部件及其點燃源進(jìn)行簡要分析的基礎(chǔ)上，著重對曳引機、限速器-安全鉗、轎廂與門系統(tǒng)等機械部件存在的點燃源、產(chǎn)生原因和工況類別進(jìn)行了辨識，并針對防爆電梯機械部件的防爆措施，制定了防爆性能檢驗項目、技術(shù)要求和檢驗方法。

防爆電梯；機械部件；點燃危險；辨識；檢驗

0 引言

作為工業(yè)人員和物料運輸?shù)闹匾b備，防爆電梯廣泛應(yīng)用在石化、醫(yī)藥、冶金等爆炸危險場所，是由電氣部件和機械部件組成的復(fù)雜機電一體化系統(tǒng)[1，2]。防爆電梯使用場所的特殊性要求其部件和整機均應(yīng)具備滿足使用要求的防爆性能，電氣與機械火花、高溫?zé)岜砻婕办o電等點燃源均應(yīng)得到有效控制[3，4]，但目前針對防爆電梯的機械部件，點燃危險辨識及防爆性能檢驗、評估和認(rèn)證工作與防爆電氣部件相比仍存在一定差距，機械防爆安全還未引起足夠的重視[5，6]。

點燃危險辨識是機械設(shè)備或部件點燃危險評定工作的重要環(huán)節(jié)[7，8]。防爆電梯機械部件點燃源隱蔽性強，且往往具有一定的隨機性，為提升防爆電梯的綜合防爆安全性能，從防爆電梯機械部件及點燃源入手，對防爆電梯典型機械部件點燃源進(jìn)行辨識，制定機械部件防爆安全檢驗技術(shù)要求，對保障防爆電梯的整體安全具有重要意義。

1 機械部件及點燃源

電梯是個復(fù)雜的機電一體化設(shè)備，主要分為曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)等八大子系統(tǒng)[1]。防爆電梯在結(jié)構(gòu)和功能上同常規(guī)電梯一致，機械部件主要分布在動力、傳動、制動、工作及防護系統(tǒng)等五大部分，主要包括曳引機、制動器、夾繩器、轎廂、門鎖鉤、限速器、安全鉗、緩沖器、補償鏈等部件，這些部件在正常工作或故障情況下均可能產(chǎn)生機械火花、摩擦高溫?zé)岜砻婕办o電等潛在點燃源，從而引燃爆炸危險環(huán)境。機械火花、摩擦高溫?zé)岜砻婕办o電是防爆電梯最為常見的三類機械點燃源，見表1。

表1 防爆電梯典型點燃源及產(chǎn)生部位

機械部件在正常運轉(zhuǎn)或故障工況下，由于金屬部件間或同其他硬質(zhì)材料間相互摩擦、碰撞或在高應(yīng)力下突然破壞均有可能產(chǎn)生機械火花[9]，例如安全鉗制動過程、門刀與地坎碰撞等；機械摩擦生成的摩擦熱在長時間內(nèi)積聚形成高溫?zé)岜砻妫辣娞輽C械部件在傳動或制動過程中均存在摩擦，如曳引機減速器傳動、制動器制動等，在這些部位極易形成高溫?zé)岜砻?，從而成為爆炸性環(huán)境的點燃源[9，10]；靜電放電極易產(chǎn)生易燃火花，在防爆電梯各部件中，非導(dǎo)電材料使用量小，摩擦靜電主要在人體上形成，人體成為主要的靜電荷聚集體；但作為復(fù)雜的機電一體化設(shè)備，防爆電梯處在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，感應(yīng)靜電不可避免，靜電荷場強超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強時，極易形成點燃爆炸性環(huán)境的靜電放電火花。

2 點燃危險辨識

針對防爆電梯機械部件存在的各類點燃源，只有對其產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的各類工況進(jìn)行分析和辨識，總體把握點燃風(fēng)險，才能為爆炸風(fēng)險防控提供合適的方案和對策。因此，通過深入分析防爆電梯典型機械部件，如曳引機、限速器-安全鉗、轎廂與門系統(tǒng)等，并對其點燃危險進(jìn)行辨識，對于保障防爆電梯的綜合防爆性能具有重要意義。

2.1 曳引機

曳引機是電梯的動力驅(qū)動裝置，一般由曳引電機、減速器、曳引輪及制動器等組成。曳引機在正常工作過程中通過曳引電機將電能轉(zhuǎn)化為機械能，經(jīng)減速器減速后由曳引輪拖動鋼絲繩，在電梯停止時由制動器制動，由此保障電梯的正常工作。因此，針對電梯曳引機，主要存在電火花、機械摩擦火花和高溫?zé)岜砻娴葷撛邳c燃源，對于機械部件通常不考慮電氣點燃源，各機械點燃源及工況辨識見表2[11]。

2.2 限速器-安全鉗

限速器-安全鉗是防爆電梯防超速和斷繩保護的重要裝置。在電梯正常運行過程中，限速器-安全鉗一般不會動作，只有當(dāng)轎廂、對重下行超速或斷繩時，限速器-安全鉗聯(lián)動作用才會啟動。限速器是電梯轎廂或?qū)χ剡\行速度的監(jiān)控裝置，常采用離心式或擺錘式，主要通過撞擊機械開關(guān)鎖定限速器繩，達(dá)到提拉安全鉗鉗塊的目的[1]；安全鉗是電梯超速保護的執(zhí)行部件，主要利用摩擦將勢能和動能轉(zhuǎn)化為熱能和彈塑性變形能。因此，在限速器-安全鉗動作過程中，主要機械點燃源為機械火花和摩擦熱表面，點燃源及工況辨識見表3[11]。

表3 限速器-安全鉗點燃危險辨識

2.3 轎廂與門系統(tǒng)

轎廂是承載物料和人員的工作平臺，防爆電梯在裝卸物料過程中，裝卸工具(如叉車等)易與轎廂壁發(fā)生碰撞，同時，轎廂在井道內(nèi)上下移動時，若安裝不當(dāng)也易與井道壁、支架及其它結(jié)構(gòu)發(fā)生摩擦碰撞；門系統(tǒng)作為電梯轎廂重要的組成部分，在開關(guān)過程中各種摩擦、碰撞不可避免，特別是在故障工況下，電機、傳動皮帶及連桿機構(gòu)間均可能形成摩擦高溫?zé)岜砻?。電梯轎廂內(nèi)控制面板及轎底鋪設(shè)材料極易發(fā)生靜電積聚，同時轎廂是使用者密切接觸的場所，其自身攜帶的靜電電荷也應(yīng)引起必要的關(guān)注。電梯轎廂與門系統(tǒng)點燃源及工況辨識見表4[11]。

表4 轎廂與門系統(tǒng)點燃危險辨識

2.4 其他機械部件

除曳引機、限速器-安全鉗、轎廂與門系統(tǒng)外，夾繩器、緩沖器、補償裝置及繩頭組合等也是防爆電梯重要的機械部件，這些部件工作原理簡單、潛在點燃源單一，點燃危險辨識工作相對容易，電梯其它機械部件點燃源及工況辨識見表5。

表5 其他機械部件點燃危險辨識

3 防爆性能檢驗

3.1 機械部件防爆措施

防爆電梯機械部件防爆措施主要是預(yù)防機械摩擦碰撞火花、高溫?zé)岜砻婕办o電電荷的產(chǎn)生和積聚。針對運行中機械部件可能存在的碰撞、摩擦等情況，主要采取無火花材料、機械結(jié)構(gòu)防爆、增大相對運動間隙等措施。針對靜電電荷，主要通過限制非導(dǎo)電材料表面絕緣電阻、保持靜電釋放通道暢通等措施進(jìn)行預(yù)防[6,12]。主要機械部件常用防爆措施如下。

(1)曳引機：曳引減速器渦輪蝸桿采用銅合金制造或包覆，并浸泡在潤滑油中；制動采用零速抱閘，閘瓦采用無火花材料制造；限制鋼絲繩斷絲數(shù)量等。

(2)限速器-安全鉗：限速器撞塊進(jìn)行無火花處理；安全鉗鉗塊采用無火花材料制造或采用鈹青銅或無火花材料鍍層等。

(3)轎廂與門系統(tǒng)：轎廂壁與門扇可能發(fā)生碰撞的地方進(jìn)行無火花處理；非導(dǎo)電地板采用防靜電材料，并有可靠的防靜電接地；嚴(yán)格限制轎廂內(nèi)風(fēng)扇扇葉和外殼之間的間隙等。

(4)其他機械部件：對可能發(fā)生碰撞的部件進(jìn)行無火花處理；限制運動部件相對運動間隙；對于非金屬部件采用防靜電材料或限制表面積等。

3.2 檢驗項目及方法

防爆電梯機械部件防爆性能檢驗主要針對機械部件存在的點燃源及其所采取的防爆措施，檢驗這些防爆措施能否有效消除機械部件的潛在點燃源。因此，防爆電梯機械部件防爆性能檢驗是在對其點燃危險進(jìn)行辨識的基礎(chǔ)上，通過資料審查、外觀檢查和關(guān)鍵參數(shù)測試評判防爆電梯機械部件防爆性能是否滿足使用要求，主要檢驗項目、技術(shù)要求及檢驗方法如表6所示。

表6 防爆電梯機械部件防爆性能檢驗項目

4 結(jié)語

防爆電梯作為復(fù)雜的機電一體化設(shè)備，機械部件的防爆性能同電氣部件一樣重要，開展防爆電梯機械部件點燃危險辨識工作對于保障防爆電梯防爆性能具有重要意義。防爆電梯機械部件主要存在機械火花、熱表面及靜電三類點燃源，各類點燃源及其存在工況因不同機械部件而各不相同，因而防爆措施也存在一定的差異性。防爆電梯機械部件防爆性能檢驗是在對機械部件點燃危險進(jìn)行辨識的基礎(chǔ)上，針對防爆措施的有效性通過資料審查、外觀檢查和關(guān)鍵參數(shù)測試等評判防爆電梯機械部件防爆性能是否滿足使用要求。

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Identification and Inspection for Ignition Risk of Mechanical Component of Explosion-Proof Elevator

LiangJun,WangXinhua,JiangZhanghe,TangPeng,andZhengXiaofeng

(1.Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection & Testing, Guangzhou 510180, China；2.China National Quality Supervision and Testing Center of Explosion- Proof Equipment, Guangzhou 510760, China；3.Ningbo Academy of Special Equipment Testing, Ningbo 315048, China)

Based on a brief analysis of typical mechanical components and their ignition sources of explosion-proof elevator, this paper emphatically identifies ignition source, causing reason and working condition of mechanical components such as traction machine, overspeed governor & safety gear, elevator car and door system. In view of explosion-proof measures of mechanical components of explosion-proof elevator, the inspection items, technical requirements and test methods of explosion-proof performance are established.

Explosion-proof elevator；mechanical component；fire danger；identify；inspection

廣東省質(zhì)監(jiān)局科技計劃項目：防爆電梯非電氣部件點燃危險評估技術(shù)(項目編號：2015PT03)；廣東省質(zhì)監(jiān)局科技計劃項目：防爆特種設(shè)備機械防爆性能檢測與評價技術(shù)研究(項目編號：2016CT18)；國家質(zhì)檢總局科技計劃項目：防爆特種設(shè)備非電氣部件點燃危險辨識及評定方法研究(項目編號：2015QK263)

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.05.12

TM307+.2

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1008-7281(2016)05-0040-005

梁峻 男 1986年生；畢業(yè)于華南理工大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院，碩士，現(xiàn)從事防爆設(shè)備安全檢測、評估及研究工作.

2016-06-13