電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在木材加工行業(yè)的應(yīng)用

安科瑞虞佳豪

木材屬于可燃物質(zhì)，燃點(diǎn)低，一般在250℃～300℃，有的木材用明火點(diǎn)燃時(shí)，較低著火點(diǎn)為157℃，自燃點(diǎn)一般在350℃左右。在木材加工過(guò)程中，產(chǎn)生大量的鋸末、刨花、木屑、木粉等，這些物質(zhì)比木材疏松，與空氣接觸面大，水分容易蒸發(fā)，所以比木材更易燃燒。此外，木屑如果堆積在一起，由于鋸木時(shí)摩擦而生產(chǎn)的熱量未散，或受輻射熱的影響，以及發(fā)熱等原因，促使氣化過(guò)程加速，產(chǎn)生更多的熱量，往往使堆內(nèi)溫度不斷提高，而且聚集不散，引起自燃。特別是在人造板生產(chǎn)中還大量使用易燃，可燃的膠料，相應(yīng)地又增加了木材加工生產(chǎn)過(guò)程中的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

近年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，木材加工行業(yè)發(fā)展迅速，行業(yè)格局也發(fā)生了很大的變化。由國(guó)營(yíng)大中型企業(yè)為主，變?yōu)橐匀Y企業(yè)、個(gè)體和私營(yíng)企業(yè)為主的局面。目前原國(guó)營(yíng)大中型企業(yè)，由于受市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的沖擊較大，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益連年滑坡，有的停產(chǎn)關(guān)門(mén)，有的出租、轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)廠(chǎng)房和設(shè)備，有的“騰籠養(yǎng)鳥(niǎo)”搞第三產(chǎn)業(yè)?？傊髽I(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，無(wú)力對(duì)老廠(chǎng)房、舊電氣線(xiàn)路進(jìn)行技術(shù)改造，使電氣火險(xiǎn)隱患逐年突出。

木材加工企業(yè)中存在的電氣火災(zāi)隱患主要有以下幾方面。

電氣線(xiàn)路和設(shè)備的設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范

未按照國(guó)家有關(guān)設(shè)計(jì)防火規(guī)范和爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備選型。或者生產(chǎn)場(chǎng)所的防火防爆等級(jí)確定不當(dāng)，設(shè)備選型不當(dāng)。例如，油漆廠(chǎng)房屬爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，常見(jiàn)有的小廠(chǎng)家使用普通鐵殼開(kāi)關(guān)或膠蓋刀閘，絕緣導(dǎo)線(xiàn)穿塑料管明敷，有的甚至直接采用絕緣導(dǎo)線(xiàn)明敷為用電器具供電。又如：有些廠(chǎng)家在有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，使用防護(hù)式電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)。有的小廠(chǎng)家甚至將油漆、鋸機(jī)、刨床等設(shè)備都集中在一個(gè)狹小的廠(chǎng)房里進(jìn)行生產(chǎn)，電氣線(xiàn)路亂拉亂接，等等。施工粗糙，未按施工規(guī)范要求進(jìn)行施工。主要有：購(gòu)買(mǎi)的電氣材料質(zhì)量差，電線(xiàn)電纜的線(xiàn)徑不夠、中間有斷股；電線(xiàn)、電纜與設(shè)備或用電器具的連接未用接線(xiàn)端子，直接纏繞后加螺母；接線(xiàn)端子連接時(shí)未用墊圈，壓接不緊；銅、鋁導(dǎo)體未經(jīng)過(guò)處理直接連接；電線(xiàn)保護(hù)管使用不當(dāng)；保護(hù)接地和接零混用；接地電極數(shù)量不夠、接地電阻大，等等。新增用電設(shè)備，未核算原有供電設(shè)備和線(xiàn)路的負(fù)載率，未按電壓損失校驗(yàn)截面積；線(xiàn)路的敷設(shè)方式不規(guī)范，接通了事。電氣控制元器件的選擇使用未考慮現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境和防火等級(jí)。

在正常生產(chǎn)中疏于管理，不重視維修檢查

常見(jiàn)的電氣隱患有：（1）變壓器缺油、長(zhǎng)期過(guò)載、絕緣油油質(zhì)下降；（2）門(mén)、窗損壞，蛇、鼠等小動(dòng)物進(jìn)入變配電間；（3）用銅絲代替保險(xiǎn)絲；（4）電機(jī)軸承缺油，接線(xiàn)端子連接不良，端子盒蓋缺損；（5）電壓低，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠；（6）電控柜密封差，內(nèi)部積灰、積粉塵嚴(yán)重；（7）線(xiàn)路絕緣老化、脫落、線(xiàn)頭裸露；（8）線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷，發(fā)熱嚴(yán)重；（9）接頭處因氧化、銹蝕，接觸電阻增加；（10）線(xiàn)路亂拉亂接；（11）用普通的膠木刀閘代替鐵殼開(kāi)關(guān)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)；（12）鐵殼開(kāi)關(guān)的外蓋損壞或常打開(kāi)；（13）在油漆、粉塵嚴(yán)重的場(chǎng)所拉接大功率的普通白熾燈；（14）產(chǎn)成品的堆碼過(guò)高，緊靠照明燈具；（15）生產(chǎn)區(qū)燈泡碎裂后，不及時(shí)更換；（16）膠木燈口上擰接200W以上的白熾燈泡；（17）生產(chǎn)操作人員隨意使用電爐等電熱器具；（18）燈口、接線(xiàn)盒開(kāi)關(guān)損壞；殘缺、接頭裸露，等等。

電氣保護(hù)的配置

一般木材加工企業(yè)常用的是10kV以下配電變壓器、電動(dòng)機(jī)和低壓供電線(xiàn)路，其電氣保護(hù)的選擇方法為：

（1）變壓器保護(hù) 一般400kVA以下的變壓器采用高壓跌落保險(xiǎn)保護(hù)。跌落保險(xiǎn)的選擇，首先應(yīng)確定其額定電壓為工作電壓，再根據(jù)變壓器較大工作電流乘以一個(gè)系數(shù)來(lái)確定熔體的額定電流。在木材加工行業(yè)中，較大功率的電動(dòng)機(jī)一般都有啟動(dòng)裝置，在確定系數(shù)時(shí)可不考慮電機(jī)自起動(dòng)，該系統(tǒng)一般為1．1～1．3。400kVA～800kVA的變壓器，若企業(yè)僅有一臺(tái)專(zhuān)變，電業(yè)局一般要求在變壓器的高壓側(cè)裝置SF6高壓斷路器（自帶短路保護(hù)和過(guò)流保護(hù)）。其選擇一般由電業(yè)局有關(guān)部門(mén)確定。若企業(yè)有兩臺(tái)以上專(zhuān)變，應(yīng)設(shè)立一個(gè)高壓配電室，完成高壓配電、高壓配電線(xiàn)路的保護(hù)、變壓器保護(hù)和無(wú)功集中補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

（2）電動(dòng)機(jī)保護(hù)和啟動(dòng)方式 木材加工企業(yè)使用的電機(jī)一般都是380V低壓變流電機(jī)，很少采用高壓電機(jī)。電機(jī)的功率多數(shù)在75kW以下，僅有少數(shù)設(shè)備的配套電機(jī)達(dá)到75kW以上，例如纖維板線(xiàn)使用的熱磨機(jī)等。一般情況下生產(chǎn)設(shè)備在出廠(chǎng)時(shí)均配套有電動(dòng)機(jī)，使用單位只需對(duì)設(shè)備所配電機(jī)的型式按安裝場(chǎng)所的防火防爆等級(jí)進(jìn)行校核即可。在選擇保護(hù)之前，應(yīng)先按照《工業(yè)與民用通用設(shè)備電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ55-83的有關(guān)章節(jié)確定電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式。大功率繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)主要采用頻敏變阻器起動(dòng)方式。目前頻敏變阻器由內(nèi)置式和外置式兩種，由于內(nèi)置式頻敏變阻器無(wú)觸頭，直接安裝于轉(zhuǎn)子軸上，與轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)連接。在啟動(dòng)時(shí)能隨著頻率的變化而自動(dòng)的改變阻抗，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)起動(dòng)。適當(dāng)選擇參數(shù)，可獲得接近恒轉(zhuǎn)矩等機(jī)械特性。具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單、起動(dòng)平穩(wěn)、成本低、維護(hù)方便、無(wú)火花產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，建議優(yōu)先選擇。我廠(chǎng)纖維分廠(chǎng)的三臺(tái)熱磨機(jī)于1990年采用內(nèi)置式頻敏變阻器取代了原有的外置式頻敏變阻器，運(yùn)行幾年效果非常好，維護(hù)工作量和維修費(fèi)用大大降低。鼠籠式電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)，一般采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)和星三角啟動(dòng)方式等兩種方式，機(jī)械對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高時(shí)，可選擇星三角啟動(dòng)方式。電動(dòng)機(jī)的保護(hù)應(yīng)按照《工業(yè)與民用通設(shè)備電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ55-83有關(guān)章節(jié)進(jìn)行選擇。木材加工企業(yè)中，由于使用的電動(dòng)機(jī)功率較低，所以，較常用的電機(jī)保護(hù)裝置是：熔斷器＋熱斷電器和自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)＋熱繼電器。熔斷器和自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)主要作為電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)，熱繼電器主要作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。選擇不當(dāng)，將會(huì)留下火災(zāi)隱患。應(yīng)按照設(shè)計(jì)手冊(cè)認(rèn)真選擇和匹配參數(shù)。

（3）低壓線(xiàn)路保護(hù) 為在電氣故障時(shí)，防止人身間接電擊、電氣線(xiàn)路損壞和電氣火災(zāi)，低壓配電線(xiàn)路應(yīng)按要求裝設(shè)短路保護(hù)過(guò)負(fù)載保護(hù)和接地故障保護(hù)。低壓配電線(xiàn)路上下級(jí)保護(hù)電器的動(dòng)作應(yīng)具有選擇性，各級(jí)間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合，但對(duì)于非重要負(fù)荷，可無(wú)選擇性切斷。配電線(xiàn)路應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)，保護(hù)電器應(yīng)裝設(shè)在每回線(xiàn)路的電源側(cè)、線(xiàn)路的分支處和線(xiàn)路載流量減小處，距離被保護(hù)線(xiàn)路與電源線(xiàn)路的連接處3米以?xún)?nèi)，且不靠近可燃物的地方。用于線(xiàn)路短路和過(guò)載保護(hù)的電器有：熔斷器、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。低壓配電線(xiàn)路的保護(hù)應(yīng)符合《低壓配電裝置及級(jí)路設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ54-83。低壓配電線(xiàn)路的保護(hù)除確定額定電流值和保護(hù)整定電流值之外，還要進(jìn)行保護(hù)電器的級(jí)間配合校驗(yàn)和保護(hù)電器與配電線(xiàn)路的配合校驗(yàn)，以達(dá)到在低壓線(xiàn)路發(fā)生短路或過(guò)載時(shí)，能合理地保護(hù)用電設(shè)備、配電線(xiàn)路和防人身間接電擊，并減少不必要的停電。結(jié)尾再按照《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電氣裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-92）有關(guān)章節(jié)要求進(jìn)行校驗(yàn)。

（4）低壓線(xiàn)路電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)的配置

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要通過(guò)裝設(shè)于各配電回路的剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器、故障電弧探測(cè)器和電氣防火限流式保護(hù)器，對(duì)線(xiàn)路的剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度、故障電弧等信號(hào)進(jìn)行采集和監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的早期預(yù)警和報(bào)警，當(dāng)必要時(shí)聯(lián)動(dòng)切除切除信號(hào)超標(biāo)的回路，對(duì)短路回路進(jìn)行短路滅弧保護(hù)，達(dá)到預(yù)防和保護(hù)的目的。

下圖為某木材加式企業(yè)配電系統(tǒng)電氣火災(zāi)監(jiān)控配置方案，采用了安科瑞品牌的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)控設(shè)置。

該方案低壓配電回路設(shè)置了安科瑞ARCM系列的剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器，用來(lái)監(jiān)測(cè)各回路的剩余電流和線(xiàn)纜溫度。照明回路中裝設(shè)了AFDD系列的故障電弧保護(hù)器，用來(lái)監(jiān)測(cè)回路中的故障電弧，并進(jìn)行保護(hù)。倉(cāng)庫(kù)的配電回路裝設(shè)了ASCP系列的電氣防火限流式保護(hù)器，用于線(xiàn)路的短路滅弧保護(hù)。所有監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)RS485總線(xiàn)組網(wǎng)后，將數(shù)據(jù)上傳到Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。方案的產(chǎn)品選型表如下表所示：

木材加工企業(yè)作為火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所，防火要求至關(guān)重要。傳統(tǒng)的老舊企業(yè)在電氣安全設(shè)計(jì)上已不符合新的電氣防火規(guī)范的要求，為了提高供電系統(tǒng)的安全，需要進(jìn)行配電系統(tǒng)改造。隨著新的電氣防火技術(shù)和防火設(shè)備的不斷出現(xiàn)，結(jié)合新的規(guī)范要求，可以采用電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防、報(bào)警與保護(hù)，減少電氣火災(zāi)事故的發(fā)生。

審核編輯 黃宇