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空气炮破拱系统可靠性分析

1. 概述

 空气炮是利用储存在容器中压缩空气的突然爆发所产生的气流冲击力,打击料仓中压实的物料,恢复重力流动的重要设备。自一九八五年从西德引进以来,经过国产化的改进,已广泛应用于建材、粮食、煤炭等系统料仓的破拱防堵。实践证明,空气炮破拱系统,即可随地控制,亦可电控或气控,易于实现自动控制,且适应性强、无公害、无污染,对不同的物料、水分、粒度,以及煤仓的不同结构形式、大小等诸多条件,使用空气炮破拱,均可得到较好的使用效果,并且可以人为地控制物料在仓内的流动,节省工程投资,因此得到用户的欢迎。然而空气炮破拱系统的可靠性直接影响到物 料的畅通,影响到整个生产系统的正常运行,在生产中暴露出来的一些弱点亟需解决,这就要求我们对空气炮破拱系统 加强可靠性分析,提出防止失效的方法。

2. 系统的组成

从空气炮上看,空气炮是利用热力学的原理,选择合适的设计参数,以工作压力0.4-0.8MPa压缩空气为能源,通过操纵空气炮的各种阀件,将高压空气储存在储能炮体上,利用高速释放能量的单向阀,达到高速或超高速释放,瞬时在直通炮口周围形成巨大的冲击力或爆破能量,对周围的物料进行疏松、打击,达到防堵、清堵的目的。


〔1〕空气炮本体,包括炮体、活塞、气缸、喷爆排气管、三通阀及单向快排阀;〔2〕操纵空气炮的阀件,如电磁阀、闸阀、滤水器、油雾器等;〔3〕风源:包括空压机、风包等。

3. 系统的可靠性分析

3.1 炮体的可靠性分析

空气炮的炮体是引进美国和西德的改良产品。其结构类型分为直线型结构和垂直型结构两种。直线型结构特点是喷射管和活塞运动方向直线布置;垂直型结构特点是喷射排气管与活塞方向垂直布置。由于直线型结构的排气方向活塞方向一致,释能时间短,性能较垂直型优越,故中、小型多采用直线型结构,大、特大型多采用垂直型结构。

空气炮开始使用时,活塞比较灵活,因而成功率高,但是随着使用期限的延长,到一定时期活塞会磨损,从而活塞和气缸之间的间隙加大,产生漏气而使压力降低。这样空气炮动作时就会因压力不足使爆破能量降低而达不到破拱的目的。另一种情况是空气炮闲置不用,导致活塞生锈,这是很危险的,不仅严重影响推进速度,更会引起事故。对于闲置不用的的空气炮,应定时放炮,保证活塞的灵活。另外,每半年到一年应卸开端盖、更换活塞垫和弹簧一次。如缸体活塞锈蚀,应及时抢修,严重的按压力容器的规程给予报废。

另外,空气炮体下部安装有放水阀,要根据空气的湿度,确定放水的频度,以减少炮体的有效容积,影响冲击力

3.2 操纵阀件的可靠性分析

电磁阀是控制元件中最重要的元件。从电磁阀的结构看,其动作在于阀片的开启。一旦较为频繁,出现磨损,则失效,且电磁阀的价格高,一失效就严重影响整个系统的运行。为了保证电磁阀达到工作性能的寿命,对电磁阀的可靠性分析尤为重要。

〔1〕电磁阀的内在质量决定其性能,因此要选用质量可靠的电磁阀,阀片应用合金制成,勿选用塑料片作阀片,以免磨损过快而失效。

〔2〕 对于电磁阀片的磨损,可采用如下方法修复:由于电磁铁与推杆频繁碰撞造成推杆磨损变短,不能将阀芯推入正常的工作位置,采用推杆加定位垫的办法可以补偿磨损量。严重的以于报废处理。

〔3〕 滤水器的油雾器作为系统的附件,对保证炮体的性能的寿命起一定的作用,应注意定时维护。

3.3 风源的可靠性分析

空气炮的能源是高压风,其风压高低是决定空气炮爆破能量的关健。根据空气炮提供的主要性能特征表明:对于容量在15升时,空压机工作压力在0.4-0.8MPa之间,其冲击力可达1.4-4.2KN,即 工作压力增加一倍, 冲击力增加三倍。不仅如此,如果压风机压力低于0.4MPa, 空气炮一般为哑炮。另应注意得是,空气炮第一炮打响后,管道压力降低0.08-1.2MPa, 因此不能连续打炮.

  压风机风源的质量对空气炮失效有很大的影响,特别是高压风中不能含有太多的水分。一者水进入空气炮会造成沉积,增大活塞的推力;二者高压风中含水份过多时,风的比重增大,使爆破能量大减,因此空气炮中应禁止水进入炮中,并且采取系统加装油水分离器和避免管道埋入地下等措施。

3.4  设计安装对系统的可靠性影响

空气炮的喷射管应设在仓内发生滞流和堵塞的有效部位,这是因为煤仓的起拱不仅与煤的自身压力和煤仓的结构有关,还与煤的粒度、水分、粘性有关。一般的经验是在距仓口1.2-1.8m以上,且垂直仓壁与锥体漏斗斜壁交界处此区间最易结拱堵塞。

喷射管的安装位置在哪个地方比较合适,应进行测试,特别是对已建成的煤仓,一定要在布置喷管之前,对形成的拱顶的高度进行测定,以便切中拱脚。

从设计的角度要求,炮体与喷管的连接部份应尽可能的短。太长,则瞬时释放出来的高压气体在管中滞留时间长,能量消耗大。据测定,在相同的压力下,喷管每增加一米,则冲击力减少0.2-0.25MPa, 而在0.4-0.8MPa压力下,当喷管带弯头时,其冲击力降低11-40%,由此可见,喷管长短及弯头对于空气炮的失效具有显著的影响。

4. 提高系统可靠性的途径   

提高空气炮系统的可靠性,其主要目的是为了保证料仓的物流的畅通,确保生产系统的正常运转,提高经济效益。针对目前空气炮破拱系统存在的失效模式,应采取相应的措施以提高其可靠性。

〔1〕提高系统环节的可靠性是保证系统正常运行的关健,因此在设备选型应选择质量可靠的产品,合理地确定维修制度。

〔2〕设置风包, 容量根据空气炮的个数确定,以保证空气炮的储能效果,减少打炮后的压降。

〔3〕加强对料仓的分析,针对料仓倾角、物料的流动性、湿度和起拱情况,选择合适的安装方式和位置。

〔4〕加强对操作人员的岗位培训,严格按照操作规程工作,减少人为的损失和失效。

〔5〕推广旋转喷嘴,根据结拱位置,及时转动转柄,使喷管对准破拱位置,提高打炮的准确性。

 
更多空气炮知识请参考:空气炮
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