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盾构机电气火灾监控系统分析

发布时间:2015-9-22 13:06:32  作者:力安科技

  盾构机电气火灾监控系统分析

  摘要:盾构机的用电设备数量繁多,线缆布置集中,散热条件较差,电气火灾隐患多。本文对盾构机的电气火灾监控系统进行了分析,给出了此系统的检侧元件、监控设备及构成电气火灾监控主机设备采用软件对检侧到的数据进行处理、分析,将结果以图形曲线和画面的形式进行显示,并配以声光报警,有效地起到了对电气火灾的提前预报和预防。

  关键:盾构机;电气火灾;监控系统;检测元件;

  近年来,我国的地下交通正在得到大力发展,地下轨道交通工程在许多大中城市正在建设或筹建阶段。作为地下隧道的主要施工机械,盾构机的使用数量迅速增长,我国正在使用的盾构机已达300多台。盾构机在工作过程中用在电设备数量多,用电量大,同时受到施工环境的限制,设备布置较集中,盾构机在施工过程中极易发生过载、短路及接地等故障,导致电气缆线及电气元件过热,从而诱发电气火灾。如由盾构机后配套牢变压器和低压配电控制柜至施工设备的电缆数量非常多,且多采用电缆桥架无间隙排放,散热条件较差;盾构机的用电设备多数为频繁启动设备,造成电缆发热;盾构机工作在特殊场所,空间狭窄,电气线路复杂,而且施工现场的金属构件较多,极易发生漏电事故,从而引起电气火灾的发生。在实际生产中多数工程都没有对电气火灾的监控引起足够的重视,有些施工现场就发生过类似事故。盾构机作为大型的施工机械又工作在特殊的环境中,迫切需要设置电气火灾监控系统,对漏电电流及电缆的温度进行监测,出现故障时发出报警信号,并准确指示故障线路地址l飞本文对盾构机的电气火灾监控系统进行详细分析。

  1、盾构机电气火灾的原因及危害

  1.1、电气缆线或电气设备的过载

  过载会导致电气缆线或电气设备的异常高温。当温度超过了允许的温度,就会加速绝缘材料的老化燃烧过热主要由以下原因引起:

  (1)电气线路或电气设备的长时间过载,即长时间过电流。

  (2)非线性负载。如盾构机中大量使用的变频控制柜,其中的晶闸管变频调速器等引起电气线路或电气设备的高次谐波过载,尤其是中性线过载。

  (3)盾构机电师、电压的波动(过高或高低),引起盾构机电动机的过载。

  (4)电气设备的频繁启动,如盾构机的刀盘、推进机构和拼装机等驱动电机的频繁启动。

  1.2、线路漏电

  漏电大多数是由于电气缆线或电气设备的绝缘受到损坏而产生的。漏电所产生的电流和电压了就会引起接地故障,如:相线对地的短路;相线对与地可靠焊接配电和用电设备的金属外壳;相线对PE线之间的短路;相线对盾构机的水管和油管的短路及相线对盾构机的其它金属构架的短路。在发生接地短路故障时,由于接地电流的存在,放电点对地和放电点、对装置外的可导电部分存在故障电压,接地故障国国路阻抗大,常以电弧性短路形式出现(即如也故障电弧),电弧限制了短路电流,使过电流保护装置不动作而不能切断电路,而它的异常高温很容易引起电气火灾事故。

  2、盾构机电气火灾监控系统分析

  2.1、剩余电流式电气火灾监控探测器

  剩余电流的监测采用lft201型剩余电流式电气火灾监控探测器。它是一种铅镇合金本体平构成的高导磁制作的传感器,山分体式探测器和俨剩余电流互感器两部分组成。可用于40~630A与的主电路中进行剩余电流的高精度采样,用于三:相供配电系统剩余电流采样时,A、B、C、N4线均同时穿过传感器;用于单相供配电系统剩余电流采样时,L、N2线拉J同时穿过传感器,严禁PE线穿过传感器。其工作原理是通过监测主回路的零序电流,并在传感器的二次侧感应出电流信号。剩余电流的测量范围在20~100mA,信号的输出方式为数字二总线输出,通过CAN总线接到控制室上位机,把行状态、参数及故  障状态送往上位机,并可接收上位机的设定剩余电流报警值等操作,当探测器测量剩余电流值高于设定值时,探测器在规定的时间内发出声光报届警信号。特别需要说明的是,剩余电流式电气火灾监控探测器不能取代配电主回路中的带剩余电流保护的断路器。该探测器可工作于潮湿的环境中,因此可用于盾构机的监控系统中。剩余电流式电气火灾监控探测器用字母R表示。

  2.2、测温式电气火灾监控探测器

  缆线温度的测量采用lft201-t8型测温式电气火灾监控探测器。它是一种采用铅电阻及高导热合金制作的传感器,由分体式探测器和温度检测探头两部分组成O可用于电缆、铜排、中间接头及配电箱内等超温故障测量,也可用于变压器、电动机等设备温度监测。当被检测点温度超过设定温度值时,发出声光报警信号。探测器的报警值在55~140℃的范围内连续调整。信号的输出方式为数字三总线输出,通过CAN总线连接到控制室上位机,把运行状态及故障状态送往上位机,并可接收上位机的设定、修改温度报警值等操作,当探测器测量温度值高于设定值时,探测器在规定的时间内发出声光报警信号,并且每个探测器均具有唯一的地址编码。测:注温式电气火灾监控探测器用字母R表示。

  如果被检测的缆线为导线,应将A、B、C相及N线的温度检测探头分别压接在靠近接线端子处的绝缘导线外表处,取样为绝缘材料的温度,可检测线路的长期过电流温升及因接触不良的接点温升,每路需4个温度传感器;如果被检测的缆线为电缆,应将温度检测探头直接压接在电缆的绝缘材料外表处,取样为绝缘材料的温度,可检测线路的长期过电流温升,每路只需1个温度传感器。测温式电气火灾监控探测器可工作于潮显的环境中,因此可用于盾构机的监控系统中。

  2.3、电气火灾监控设备

  lfj201型电气火灾监控设备由电源单元、微型计算机单元、通讯单元、输入通道切换单元、输出单元、声光报警显示单元及软件等组成,负责接收来自剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器的报警信号,实时监控检测点的状态,检测值超过设定值时发出声光报警信号和控制信号,指示报警部位及故障单元属性,记录并保存报警信息。该监控设备以图形化界面的方式显示各种信息,基于先进的数据库技术保证了数据安全,运行稳定,查询数据迅速。该设备具有强大的自检功能,在监控设备出现任何故障时亦可以声光报警,并将故障信息存入数据库。另外,该设备除了实时的监控功能外,还可由操作人员根据盾构机的运行情况随时设定或修改系统中各单元的实际地址和属性。

  lft201系列电气火灾探测器及监控设备现已广泛地应用在民用建筑的电气火灾监控系统中,运行良好,性能可靠。但用于盾构机的电气火灾监控系统中还是首次。

  2.4、盾构机电气火灾监控系统

  盾构机电气火灾监控系统是一种基于微处理技术的数字化监控网络系统。当被保护线路中的参数超过设定值时,系统能发出报警信号,显示出报警点的地址。系统主要包括剩余电流式电气火灾监控系统和测温式电气火灾监控系统,用于测量电气缆线的剩余电流和温度。系统分为执行硬件和监控软件两部分,硬件部分主要由电气火灾监控主机设备、剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电句欠灾监控探测器、工控机、CAN接口卡和CAN中继器等组成。电气火灾监控主机设备装置装于盾构机的主控制室内,由盾构机的操作人员实时监控。

  盾构机电气火灾监控系统采用国际标准的工业级CAN现场总线系统,CAN现场总线有以下特点:①传输可靠,实时性高;②总统上各个节点的地位平等,不分主从;③采用非破坏总线仲裁技术,可多节点同时向总线克兰数据,总线利用率高;④出错的CAN节点会自动关闭并切断与总线的联系⑤未完成功的报文,硬件具有自动发送功能,数据传输可靠性高。数据的传输方式支持查询传输和中断传输,传输长度可达10 M,设备的监控容量可达2万多个监控节点。

  图1为盾构机电气火灾监控系统示意图各个单元配电柜或控制柜内的检测元件通过CAN总线与监控主机相连,进行实时监控:每个配电柜或控制柜内设中继器对总线信号进行放大;监控系统共86个剩余电流检测节点和86个缆线测温节点,由于CAN总线为开放的互联系统,盾构机在施工过程中可根据实际情况增加检测节点,对新出现的故障点边行监控。

盾构机电气火灾监控系统示意图-1.jpg

  各个配电柜或控制柜内的每个主回路出线线缆均剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器,图2为液压泵控制柜电气火灾监控示意图。引至各个配电柜或控制柜内的CAN总线线缆应单独配备监控线槽,不能与电力电缆公用线槽,避免总线受到电力电缆的电磁干扰引发误报。

液压泵控制柜电气火灾监控示意??2.jpg

  3、结语

  电气火灾监控系统通过设置剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器,对电气线路的剩余电流及线缆温升进行实时监测。电气火灾监控主机设备利用软件对检测到的数据进行处理、分析,利用图形曲线和画面对计算结果进行显示,并配以声光报警,能够对电气火灾进行提前预报、预防。仿真实验证明,该系统对电气火灾预报的实时性和可靠性都非常高。

  盾构机是一套大型复杂的设备,工作环境比较恶劣,电气线路经常发生故障。因此,建议盾构机生产厂家及施工单位在进行施工方案的设计时,将电气火灾监控系统与盾构机的其它监控系统统筹考虑,有效地对电气火灾进行监控,可以降低事故的发生率,提高盾构机的可靠性,确保施〔过程中方泣工人员及设备的安全,同时确保盾构机的施工工能够顺利进行 。


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