防爆电梯防爆性能结构设计的优化分析

防爆电梯防爆性能结构设计的优化分析

郑天宇

浙江省特种设备科学研究院  浙江杭州  310000

摘要：随着现代工业的发展，防爆电梯作为一种特殊的工业用电梯，在石油化工、煤化工、医药制药、天然气等领域的应用越来越广泛。防爆电梯不仅能够提高生产垂直运输效率，而且能够在爆炸性环境中保障人员的安全疏散和应急救援。然而，防爆电梯在运行过程中也面临着一些挑战，如故障率高、运行不稳定等问题。因此，对防爆电梯的应用及设计进行深入的探索和改进，具有重要的现实意义和工程价值。本文主要就防爆电梯的应用及设计改进措施进行了分析。

关键词：防爆电梯；结构；防爆性能

引言

防爆性能是防爆电梯设计的核心。防爆电梯必须能够在爆炸性环境中正常工作，同时防止爆炸产生的火焰、火花等引燃周围的可燃物质。此外，防爆电梯还需要具备足够的结构强度，以承受可能发生的爆炸冲击。然而，在实际应用中，防爆电梯往往存在故障率高、运行不稳定等问题。因此，对防爆电梯的设计进行改进，降低故障率、提高运行稳定性，是防爆电梯应用的关键。

1防爆电梯组成结构

1.1电梯曳引系统

曳引系统中的曳引机是电梯的起重部分，包括电动机、制动器、减速器和曳引轮等。曳引机安装在承重钢梁上，钢梁焊接牢固，焊缝无裂痕，在运行过程中总体平稳无卡涩，减速器润滑油定期或变色时更换，曳引钢丝绳定期检查，出现断丝或磨损严重时更换。曳引系统运行中很少出现异常情况。

1.2电梯导轨、轿门、轿厢和配重

电梯导轨由轿厢导轨和配重导轨组成，分别用压板固定在支撑面上，当电梯正常运行时，严格限制轿厢和配重在铅垂线上运动，保持相互间和与井道间的一定空隙。当安全钳起作用时，电梯导轨具有足够强度承受轿厢及其载荷被夹在导轨上的冲击。年度检测报告显示电梯导轨能够满足要求。厅门安装有联锁触头，当门扇密闭时才能允许电梯启动，而当门扇开启时，运动中的轿厢将立即停止。在实际运行中电梯常出现突然停止，造成人员被困，有时故障率高达每天2次。装卸货物时偶尔也会撞击电梯厅门，撞击变形时会导致电梯停运。当物件撞击到轿厢门安全触板时，门会自动打开，确保人员或设备不被夹伤，但实际触碰到安全触板时，门自动打开会有滞后。

2防爆电梯的应用及设计改进

2.1控制元件运行分析

控制回路中，如果本质安全控制板或者为控制回路提供电源的本质安全电源模块存在软故障，将会导致误报。分别将原生产厂家提供的本质安全控制板和本质安全电源模块更换后测试，故障情况没有明显改善。电梯轿箱门锁和各楼层厅门门锁位置开关触头大部分为直接接触式，裸露在空气中，受环境气体影响，容易造成触头老化，增大接触电阻，从而造成线路压降增大。将门锁回路开关和安全触板开关全部更新后测试，故障率也没有明显降低。

2.2电气控制回路设计分析

电气监测控制回路由本质安全电源模块供电，同时也为外呼按钮、内呼按钮、运行方向指示灯和楼层显示器提供电源，当某个元器件有漏电等异常情况时，会导致回路电压快速衰减，抗干扰能力差，导致门锁控制回路误报故障停运。

故需对电气控制回路进行性能提升改造：①独立监控轿厢门锁回路、楼层厅门门锁回路和安全回路，有效缩短各支路距离，与原设计相比可缩短2／3的距离；②采用独立电源供电，同时提高供电电源电压等级，由12V提升为24V，有效降低控制回路压降过大造成的误报故障；③本质安全回路安全栅采用隔离式安全栅，有效提高稳定性能；④安全触板更改为防爆光幕，有效提高搬运货物出入轿厢门时的监测灵敏度，避免轿厢门和厅门受到撞击；⑤曳引机驱动悬挂比由1:1改为2:1，有效提高整机运行过程中的稳定性。但是因防爆电梯属于特种设备，按照TSGT7003—2011《电梯监督检验和定期检验规则—防爆电梯》规定，电梯改造后需要改造单位提供改造后的产品合格证和整机防爆合格证等，并且都需要重新检验，结合此台设备已运行15a以及整机设备老化等因素，局部改造方案不如整体更新改造方案经济。对电梯按照上述改进思路进行整机更新改造后，电梯故障率明显下降，创造了连续安全稳定运行150d零故障的历史记录。

2.3控制电缆分析

在防爆电梯设计中，控制电缆负责传输电力和信号，控制电梯的各项运行功能。通常会选择具有良好耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能的材料，能够在恶劣环境下长时间稳定运行，确保电缆的可靠性和安全性。在防爆电梯设计中，控制电缆需要具备防爆性能，以防止电缆发生火花或放电引发爆炸危险。因此，控制电缆通常采用阻燃、低烟无卤等防爆材料制造，以降低火灾和爆炸的风险。控制电缆的结构设计需要考虑到在防爆环境中的特殊要求。通常采用多芯结构，以便传输多种信号和电力。同时，电缆的屏蔽结构也需要设计良好，以减少电磁干扰和外部干扰对信号传输的影响。控制电缆通常需要经过频繁的弯曲和拉伸，因此需要具备良好的耐磨性和柔韧性。合适的外护套材料和结构设计可以提高电缆的耐用性，减少因机械损伤而引发的故障风险。

2.4密封设计

通过采取密封设计，我们可以确保电梯的每一个部件都能够有效地隔离危险环境，从而预防有害气体或液体进入电梯井内。在电梯井门的设计上，采用密封材料和密封结构，确保门与井壁之间的严密连接，防止外部有害物质渗入电梯井内。对电梯井道的墙壁进行密封处理，使用防水、防腐蚀的材料或涂层，以及密封性能良好的接缝设计，阻止外部液体或气体的渗透。对电梯井道的顶部和底部进行密封处理，确保整个井道系统完全封闭，防止有害气体或液体从上方或下方进入。

在电梯轿厢的设计上，采用严密的密封措施，以确保轿厢内外之间的气密性，从而有效地防止有害气体从外部渗透进入轿厢内部。选用高质量的密封门，这些门具有优异的密封性能，能够完全封闭轿厢入口，防止外部气体的进入。密封门的设计考虑到了与轿厢墙壁的严密贴合，以及与门框之间的紧密配合，确保了门的关闭状态下无气体泄漏。在轿厢的结构设计中特别关注了密封接缝的处理。采用高密度、高弹性的密封材料，将轿厢的各个部件、连接处和接缝进行严密封闭，确保了轿厢内外之间的气密性。同时，我们还采用先进的密封技术，如双重密封结构或弹性密封条，以增强密封效果，提高轿厢的气密性能。

结束语

防爆电梯在生产装置中使用频繁，为高层生产装置运输检维修物资及装置巡检、检修工作等提供便利，有效提高工作效率。在选型时根据环境特点，结合国家现行标准，选择适应环境防爆需求的电梯。但为满足防爆要求，电气控制回路中安全、厅门和轿门等回路应设置为本质安全电路，电源能量不能在环境中产生火花避免造成爆炸风险，应采用性能稳定的隔离式安全栅进行隔离，同时需考虑控制线路长带来的压降影响，避免误动作造成电梯频繁故障停运。防爆电梯使用过程中，重点维护运行过程中频繁动作的电气元件，更好确保电梯安全稳定可靠运行。同时电气元件应做好防水措施，如在每层楼入口做好雨水隔离线等，确保电气元件在良好的环境中运行，减少故障率，延长使用寿命。

参考文献：

[1]赵震.基于通用质量特性的防爆电梯设计原则探讨[J].中国电梯,2023,34(12):19-21.

[2]沈杰,刘小畅,张宇光.防爆电梯使用中常见的问题及改进措施[J].中国电梯,2022,33(02):42-44.

[3]王国军.防爆电梯电气安装技术分析与探讨[J].中国特种设备安全,2020,36(08):77-80.

[4]张松,张嘎.浅谈防爆电梯的检验与防爆要求[J].电气防爆,2020,(04):40-42.

[5]张仲,王向阳.谈防爆电梯几种防爆型式的不足及改进[J].中国电梯,2019,30(03):16-17.