Предохранительные защитные средства

Предохранительные устройства предназначены для отключения машин при отклонении какого-либо параметра за допустимые пределы величин в целях предупреждения опасности для работающего. В зависимости от характера опасного фактора различают предохранительные устройства, защищающие от выхода за установленные предельные значения:

величины рабочего давления;

величины электрического тока, напряжения и другие параметры электроустановки;

скорости движения;

величины перемещения;

загазованности производственной атмосферы;

величины веса;

величины передаваемого усилия;

величины температуры.

Для защиты машин от избыточного давления используют предохранительные клапана, разрывные мембраны.

Предохранительные клапаны прямого действия (рис. 45) пружинные, рычажно-грузовые различают по высоте подъема золотника (малого, среднего и большого подъема золотника). Основной характеристикой предохранительного клапана служит расход газа (жидкости) через клапан G(кг/с)

. ),

где α и F – коэффициент расхода и площадь сечения клапана (м²); ρ – плотность среды перед клапаном ; В – табличный коэффициент; ρ₁ и ρ₂ – абсолютное давление перед и за клапаном (Па).

Рис. 45. Предохранительные клапаны прямого действия: а) магнитно-пружинный клапан; б) клапан пружинный с эжекторным устройством; в) клапан с дифференциальным поршнем

Обратные клапаны пропускают газ (жидкость) в одном направлении и предохраняют движение газа (жидкости) в обратном направлении. На рис. 46 приведен обратный предохранительный клапан.

Рис. 46. Обратный клапан: 1 – пружина; 2 – крышка;
3 – корпус; 4 - золотник

Защита аппаратов от разрушения при аварийном росте давления (взрыве) обеспечивается предохранительными мембранами, изготовляемыми из металла (алюминий, сталь и др.)(рис.47).

Рис. 47. Схемы предохранительных мембран: а) разрывная: 1 – фланцы; 2 – мембрана; 3 – верхнее пружинное кольцо; 4 – нижнее прижимное кольцо; б) выщелкивающая: 1 – фланцы; 2 – кольцо; 3 – мембрана; 4 – припой; в) отрывная

Проходное сечение F мембраны определяется с учетом объема газов V_r, подлежащих сбросу за время τ. , где ω – скорость истечения продукта, τ – время достижения максимального давления.

Защитное отключение электроустановки – это система обеспечения безопасности путем автоматического отключения электроустановки при возникновении аварийной ситуации (повреждений), вызывающей опасность поражения людей. Такими опасными отклонениями являются: снижение сопротивления изоляции, замыкание на землю и др.

Защитными средствами от опасных отклонений величин скорости и перемещений механизмов служат тормозные устройства. Тормоза подразделяются:

- По конструкции: ленточные, колодочные, дисковые, грузоупорные, центробежные.

- По назначению: спускные, стопорные, регуляторы скорости.

- По характеру действия: автоматические, управляемые, разомкнутые, замкнутые.

- По приводу: электрические, гидравлические, пневматические, механические.

В грузоподъемных машинах используются спускные тормоза для торможения и остановки груза. Стопорные тормоза обеспечивают удержание груза, машины в заданном положении, остановку оборудования. Регуляторы скорости позволяют поддерживать заданную скорость вращения валов машин, скорость перемещения груза. Автоматические тормоза срабатывают при отклонении величины скорости (вращения, спуска), величины натяжения каната. Торможение возникает под воздействием поднятого груза в грузоподъемных тормозах или при возрастании центробежной силы при увеличении оборотов двигателя. Падение усилия натяжения при обрыве грузонесущего каната приводит срабатыванию ловителей, удерживающих кабину подъемника (рис 48).

Характеристикой тормозов является коэффициент запаса торможения, который определяется отношением момента, создаваемого тормозом, к статическому моменту на тормозном валу от наибольшего рабочего груза. Величина коэффициента запаса торможения принимается с учетом режима и ответственности работы, рода привода.

Защита от загазованности производственных помещений токсичными и пожаровзрывоопасными газами достигается с помощью устройств, которые при достижении опасной концентрации прекращают поступление на производственный участок опасного вещества. Для этой цели вблизи оборудования устанавливаются стационарные газоанализаторы. При оценке концентрации используются различные методы: фотоколориметрический, на основе цветных реакций; термокондуктометрический, с использованием принципа измерения теплопроводности газовой смеси; оптический, по изменению оптических свойств анализируемого производственного воздуха.

Рис. 48. Ловители кабины лифта при разрыве каната: 1 – клинья с рычагами; 2 – вспомогательные канаты; 3 – пружины, отжимающие клинья от направляющей

В качестве контролируемого параметра, при котором срабатывает автоматическая защита, прежде всего принимается концентрация взрывоопасных веществ в воздухе помещений. Автоматическая защитная система состоит из датчиков, логического устройства для оценки сигнала, усилителя сигналов, устройства сигнализации и исполнительного механизма для проведения необходимых переключений. В случае прекращения подачи электроэнергии и сжатого воздуха исполнительный механизм автоматической системы должен устанавливать регулирующие органы в положение, исключающее возникновение аварий.

Защиту машин от перегрузок (поднимаемого груза, передаваемого усилия) обеспечивают разнообразные ограничители грузоподъемности, введенные в кинематическую цепь, слабое звено.

Для ограничения грузоподъемности кранов и исключения их поломки и аварии используются ограничители грузоподъемности (рис.49), отключающие подъемный механизм при превышении нормативного веса.

Использование слабого звена, которое разрушается при превышении номинальной нагрузки, исключает поломку машины. В качестве слабого звена применяются срезные штифты и шпонки на валах, передающих крутящие моменты. При избыточных крутящих моментах штифты и шпонки срезаются, чем предотвращают разрушение машины. Восстановление кинематической цепи осуществляется заменой срезанного штифта (шпонки). Фрикционные муфты при превышении нормативной величины крутящегося момента обеспечивают проскальзывание дисков, чем исключается поломка машины. При нормализации крутящего момента кинематическая цепь автоматически восстанавливается. На рис. 50, 51 представлены слабое звено и фрикционная муфта.

Рис. 49. Ограничитель грузоподъемности: 1 – шток; 2 – ролики;
3 – выключатель; 4 – рычаг выключателя

Рис. 50. Срезывающий предохранитель

Рис. 51. Предохранительная фрикционная муфта

Защита от нарушения параметров теплового режима технологического процесса достигается с помощью тепловых реле (рис.52). Тепловое реле отключает двигатель компрессора при превышении температуры сжатого воздуха, чем предотвращается взрыв в ресивере.

Рис. 52. Схемы тепловых реле: а) дилатометрическое реле: 1 – металлический корпус; 2 – кварцевый стержень; 3 – корпус; 4 – электрический контакт; 5 – термическое реле с "прыгающей" биметаллической шайбой: 1 – контакт; 2 – регулировочный винт;
3 – шайба