邱文凱

摘 要：優(yōu)化防爆工房現(xiàn)場因溫度過高，導(dǎo)致現(xiàn)場防爆電氣子站箱內(nèi)電氣元件因溫度原因引起的信號(hào)失真等情況。

關(guān)鍵詞：防爆工房;香精香料;稱重模塊

在煙草行業(yè)中，香精香料的配制過程因?yàn)樵吓c稀釋劑屬于易燃物，所在調(diào)配工房均按甲類工房設(shè)計(jì)，工房內(nèi)現(xiàn)場所有電控子站箱按防爆等級(jí)定制，為了更好起到防爆的效果，防爆子站箱通常都是設(shè)計(jì)成密閉、不通風(fēng)，外殼厚實(shí)不利于散熱。

在香精香料的配制生產(chǎn)中，稱量設(shè)備的精確及穩(wěn)定性直接影響整個(gè)香精香料的配制過程，防爆工房內(nèi)存在大量的稱量設(shè)備。實(shí)際在香精香料配制生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)稱重模塊稱重超限報(bào)警頻繁（高精度稱重模塊在出廠時(shí)設(shè)定有上、下重量臨界值，當(dāng)稱上重量不滿足所設(shè)置的重量區(qū)間系統(tǒng)將報(bào)警提示操作人員并停止該高精度稱所有動(dòng)作直到報(bào)警復(fù)位），操作人員根據(jù)系統(tǒng)查詢前一工序記錄重量，并沒有超過稱重模塊所設(shè)定的臨界值，在進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)時(shí)發(fā)現(xiàn)稱重模塊所在子站外壁膚感溫度較高，通過車間電子溫度計(jì)測量子站內(nèi)溫度高達(dá)50℃以上，根據(jù)電子元器件的10℃法則表明當(dāng)溫度升高10℃，器件的可靠性降低一倍，工房內(nèi)設(shè)有恒溫空調(diào)，控制溫度25℃左右，溫差過大可靠性下降過多;通過與廠家專家聯(lián)系，確認(rèn)了高溫會(huì)導(dǎo)致稱重模塊信號(hào)失真，輸出錯(cuò)誤重量導(dǎo)致超限報(bào)警。由于模塊報(bào)警頻繁需人工多次手動(dòng)復(fù)位，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度與生產(chǎn)效率。

1通過對(duì)稱重模塊所處子站與子站所處的現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行分析

經(jīng)過詳細(xì)的討論分析問題的根因，得出導(dǎo)致模塊過熱以下原因：

（1）子站密閉環(huán)境：生產(chǎn)工房屬于甲類工房，根據(jù)甲類工房生產(chǎn)安全標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部涉及電氣設(shè)備需符合防爆要求，高精度稱重模塊防爆子站內(nèi)部屬于密封環(huán)境，子站內(nèi)部器件熱損耗產(chǎn)生的熱量沒有出口;

（2）子站壁較厚：使用游標(biāo)卡尺對(duì)子站壁進(jìn)行測量，子站壁的平均厚度為30mm，通過資料查詢，金屬厚度達(dá)20mm以上，導(dǎo)熱效率大大降低，不易熱量排出;

（3）子站密封性：由于甲類工房防爆要求，子站使用30顆螺絲、螺母對(duì)鎖方式進(jìn)行密封，接縫處空間極小，空氣難以流通;

（4）內(nèi)部器件排布緊密：子站內(nèi)部空間有限，為了將多個(gè)稱重模塊與線路容納其中，模塊間排布緊密，線路間沒有空間，溫度較高的模塊產(chǎn)生的熱量來不及傳導(dǎo)到空氣就先傳導(dǎo)至相鄰模塊，導(dǎo)致模塊集體發(fā)熱;

通過對(duì)原因分析提出以下解決方案：

方案一：排氣扇強(qiáng)迫風(fēng)冷反饋調(diào)節(jié)法;

方案二：小型空調(diào)散熱法;

方案三：壓空強(qiáng)迫風(fēng)冷反饋調(diào)節(jié)法;

方案四：增設(shè)百葉窗;

方案五：改變子站箱規(guī)格型號(hào)，外壁厚度與內(nèi)部模塊間距。

為了確定最佳方案，進(jìn)行了需求分析，設(shè)定指標(biāo)進(jìn)行量化，如表1所示。

2 并對(duì)方案的可行性進(jìn)行了如下討論

（1）方案一為排氣扇強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱法，通過結(jié)合方案四的百葉窗作為出風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口，控制排氣扇正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)形成正壓或負(fù)壓差，與外界形成對(duì)流，可快速將熱量排出。通過設(shè)置可輸出“0，1”信號(hào)的溫控裝置，當(dāng)溫度>50℃時(shí)輸出“1”信號(hào)，信號(hào)傳遞給風(fēng)扇電機(jī)，電機(jī)工作;當(dāng)溫度<50℃時(shí)，輸出“0”信號(hào)，信號(hào)傳遞給風(fēng)扇電機(jī)，電機(jī)停止工作，如此可以減少散熱系統(tǒng)能耗，滿足能耗要求。但是散熱過程中，外界環(huán)境可燃性氣體不斷與子站內(nèi)部模塊接觸，不滿足防爆要求，有較大的安全隱患;

（2）方案二為增設(shè)小型子站柜空調(diào)進(jìn)行散熱，300w以內(nèi)功率的空調(diào)散熱效果能夠滿足需求，同時(shí)滿足能耗需求。但空調(diào)產(chǎn)生的排放氣體不滿足《甲類工房防爆安全準(zhǔn)則》，并且現(xiàn)場有6個(gè)稱重子站柜需要散熱，小型子站柜空調(diào)的價(jià)格平均每臺(tái)1200元左右，6臺(tái)總價(jià)格不滿足需求分析經(jīng)濟(jì)性好的要求;

（3）方案三采用過濾后無爆炸隱患的壓縮空氣作為強(qiáng)迫性降溫的媒介，與方案三相同的風(fēng)冷降溫，使用方案一的百葉窗作為出風(fēng)口形成空氣流動(dòng)帶走熱量，因?yàn)閴嚎s空氣向子站箱內(nèi)注入，箱內(nèi)空間壓力大于外界，故在散熱過程不會(huì)出現(xiàn)外界氣體進(jìn)入子站箱內(nèi)情況，同樣通過設(shè)置可輸出“0，1”信號(hào)的溫控裝置，當(dāng)溫度>50℃時(shí)輸出“1”信號(hào)，信號(hào)傳遞給氣控閥島，閥島開啟壓縮空氣開始注入;當(dāng)溫度<50℃時(shí)，輸出“0”信號(hào)，信號(hào)傳遞給閥島，壓空停止注入。以此作為溫度控制風(fēng)扇電機(jī)的反饋調(diào)節(jié)，可以減少散熱系統(tǒng)能耗，滿足能耗要求;

（4）方案四新開百葉窗，改善密封環(huán)境，但外界環(huán)境可燃性氣體也會(huì)進(jìn)入子站內(nèi)部，為了避免該情況出現(xiàn)決定使用可開關(guān)式百葉窗，在不須進(jìn)行散熱時(shí)關(guān)閉百葉窗避免環(huán)境氣體過多進(jìn)入子站內(nèi)部;

（5）方案五改變子站箱外殼材質(zhì)與厚度，需要更換6臺(tái)稱重子站柜，成本較高且拆裝時(shí)間過長影響生產(chǎn)。

3得出結(jié)論

（1）方案四的新開百葉窗能夠起到散熱效果，同時(shí)能夠作為其他方案的散熱出風(fēng)口，所以方案4的百葉窗必不可少，方案4采用。

（2）方案一不滿足需求分析安全系數(shù)要求，不采用。

（3）方案二不滿足需求分析安全系數(shù)要求與經(jīng)濟(jì)性好要求，不采用。

（4）方案三滿足所有要求，采用。

（5）方案五不滿足經(jīng)濟(jì)性好與改造時(shí)間短要求，不采用。

最終確定方案為壓空強(qiáng)迫風(fēng)冷反饋調(diào)節(jié)法，在子站壁增設(shè)阻尼較小的可開關(guān)式百葉窗，當(dāng)壓縮空氣注入內(nèi)部壓差高于外界，百葉窗憑借壓力差自動(dòng)開啟;壓縮空氣停止注入時(shí)壓差減小至0，百葉窗逐漸關(guān)閉。

4在確定了方案之后根據(jù)方案制定了對(duì)策并實(shí)施

對(duì)策分為五部分：

（1）氣源選定;

（2）管路布局與材料選定;

（3）壓縮空氣管路對(duì)接;

（4）新開百葉窗;

（5）反饋裝置安裝。

5接下來根據(jù)對(duì)策進(jìn)行實(shí)施

（1）選擇距離最遠(yuǎn)稱重子站15米的4.5米平臺(tái)上壓縮空氣管作為氣源，該氣源壓縮空氣經(jīng)過兩道過濾系統(tǒng)，將可燃性氣體與水蒸氣進(jìn)行過濾，同時(shí)氣源位置與子站位置屬于平行的上下層，子站位置與氣源間距離范圍6—15米之間（直線距離僅作參考），不會(huì)地面形成管路影響操作人員工作且管路長度適中，如圖1所示;

（2）根據(jù)現(xiàn)場情況與防爆要求選擇了可彎折性好，絕緣性好的橡膠材質(zhì)軟管作為壓縮空氣管路，為了能夠達(dá)到散熱與壓差需求，選取了管路直徑為8mm的圓橡膠管;根據(jù)管路尺寸氣控閥島以保證6臺(tái)子站箱都有氣源的同時(shí)也與之后能夠?qū)崿F(xiàn)反饋調(diào)節(jié)打下基礎(chǔ);為避免管路暴露在外容易破損或影響現(xiàn)場，小組決定壓縮空氣管路走主橋架再由各個(gè)輔橋架連至子站柜。經(jīng)測算6個(gè)稱重子站柜距離氣源的管路安裝長度分別問21.6米、26.3米、31米、37.9米42米和48.1米。根據(jù)需求布?jí)嚎s空氣線管，走主橋架引至各稱重子站內(nèi);

（3）在子站柜側(cè)根據(jù)壓空管路開一直徑10mm圓孔，通過塑料對(duì)接頭將管路固定在位。在子站柜內(nèi)部安裝1轉(zhuǎn)3對(duì)接頭，單頭與壓空管路對(duì)接并將轉(zhuǎn)接出來的管口對(duì)向模塊保證風(fēng)冷強(qiáng)迫降溫的均勻性;

（4）在子站柜門距左側(cè)12cm，頂部7cm位置開一長11cm，寬7cm的長方形孔位，將可開關(guān)式百葉窗安裝至孔位，當(dāng)壓縮空氣注入，內(nèi)部壓力大于外部大氣壓并達(dá)到驅(qū)動(dòng)百葉窗阻尼時(shí)百葉窗開啟，壓力不足時(shí)百葉窗關(guān)閉，如圖2所示;

（5）在箱內(nèi)設(shè)置溫控反饋裝置，并與之前步驟的閥島電信號(hào)相連。當(dāng)溫度>50℃時(shí)輸出“1”信號(hào)，信號(hào)傳遞給氣控閥島，閥島開啟壓縮空氣開始注入;當(dāng)溫度<50℃時(shí)，輸出“0”信號(hào)，信號(hào)傳遞給閥島，壓空停止注入。

在保證現(xiàn)場防爆需求的前提下優(yōu)化防爆子站箱結(jié)構(gòu)后，成功使防爆子站內(nèi)的溫度降低到稱重模塊的工作溫度，提高了現(xiàn)場安全運(yùn)行保障，防止稱重信號(hào)失真，重量波動(dòng)不準(zhǔn)確。提升香精香料批次生產(chǎn)的連續(xù)性，降低誤報(bào)警概率。