CN108388289B - 炸药力热复合加载全维度安全防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炸药力热复合加载全维度安全防护系统，包括：防爆隔离设计，将主机设置在防爆间内，液压站、控制柜、控制台设置在非防爆间内，防爆间内设置有防爆操作箱，主机上的温度、压力、位移传感器电缆通过防爆挠性管进入防爆连接箱并接入控制柜。本发明还公开了炸药力热复合加载全维度安全防护方法。本发明针对高能炸药、燃爆危险、高压力加载、高温加载、低温加载的高危作业，从防爆、高温、低温、高压、行程、急停、安全联锁等各方面、全维度提供安全防护系统。安全防护系统集自动安全防护、手动安全防护于一体，集硬件防护、软件安全防护于一体，从全维度提供安全防护，用于炸药力热复合加载设备的人、机及操作的安全防护。

Description

炸药力热复合加载全维度安全防护方法

技术领域

本发明涉及一种实验安全防护系统及方法，具体涉及一种炸药力热复合加载全维度安全防护系统及方法。

背景技术

炸药力热复合加载设备用于对炸药部件进行结构强度及力学行为分析。由于高能炸药的易燃易爆性，加之产品需要高压力加载及高温加载或低温加载，因此需要采用相应的安全防护措施。目前对于炸药力热复合加载设备的安全防护，大部分是单独的压力安全防护，防护力度和效果存在疑问。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能全面进行安全防护的炸药力热复合加载全维度安全防护系统。

本发明是这样实现的：

一种炸药力热复合加载全维度安全防护系统，包括：

防爆隔离设计，将主机设置在防爆间内，液压站、控制柜、控制台设置在非防爆间内，防爆间内设置有防爆操作箱，主机上的温度、压力、位移传感器电缆通过防爆挠性管进入防爆连接箱并接入控制柜。

本发明的安全防护系统，将力热复合加载设备根据危险程度的不同进行防爆隔离设计，主机由于会搭载炸药产品，因此放置在防爆间，液压站、控制柜及控制台由于有泵、阀及大量电器元件，放置在非防爆间。防爆操作箱用于主机的上升、下降、回程、泄压等简单的现场手动操作。

在此基础上，本发明还提供了炸药力热复合加载全维度安全防护方法，包括：

1)三级温度安全联锁控制

利用温度传感器以及相应的PLC控制柜，设计三级温度安全联锁，分别是：

第一级：目标值温度。当温度传感器检测的温度达到目标值后，自动控制使温度恒定在目标值上；

第二级：报警温度。一般设置温度报警值＝温度目标值x(1.1～1.15)。如温度超过目标值达到报警温度时，则发出声光报警，同时在计算机报警画面上以文字显示超过报警温度；

第三级：极限温度。一般设置温度极限值＝温度目标值x(1.2～1.3)，如温度超过目标温度，再超过报警温度，则自动切断加热丝电源，同时在计算机报警画面上以文字显示超过极限温度。

2)三级压力安全联锁

利用压力传感器以及相应的PLC控制柜，设计三级压力安全联锁，分别是：

第一级：目标值压力。压力达到目标值后，自动控制使压力恒定在目标值上，上下梁均停止动作并保持静止；

第二级：报警压力。一般设置压力报警值＝压力目标值x(1.1～1.15)，如压力超过目标值达到报警压力时，则发出声光报警，同时在计算机报警画面上以文字显示超过报警压力；

第三级：极限压力。一般设置压力极限值＝压力目标值x(1.2～1.3)，如压力超过目标压力，再超过报警压力，则自动切断泵、阀电源，设备处于泄压状态，同时在计算机报警画面上以文字显示超过极限压力。

三级温度、压力安全联锁控制是在计算机操作画面上设置温度目标值、温度报警值、温度极限值以及压力目标值、压力报警值、压力极限值，PLC根据实际测量值自动计算并自动控制泵、阀等执行元件及自动报警。

3)测量回路与安全回路独立

所有含报警的工艺参数，比如温度、油压，均设计为测量回路、安全回路双回路的自动防护。测量回路和安全回路在功能上互相独立，分别设置在主机、液压站上，即使测量回路出现故障，安全回路也能正常工作。

4)手动防护

采用手动方式进行。采用机械液压开关手动设定最高限压力，当超过最高限压力时，直接泄压回油箱。

5)硬件急停线路

急停设计独立硬件回路，与软件无关。一旦有异常情况发生，可以停掉动力动作，自动停止加热、升压，切掉动力电源，以保证生产、设备和人员的安全。而且急停的状态也输入到PLC控制程序中，通过系统报警联锁功能块，发出声光指示报警，阻止了任何的进一步操作。

6)软件安全联锁

在软件中设计安全联锁系统，主要包括：

温度未到目标值，无法升压；

设备运行到最大行程，自动停泵；

压力曲线突然出现下降式跳跃，则判断炸药已经破裂，自动停止加压。

7)计算机操作安全

计算机操作中，泵、阀的任何一个启停动作均需要再次确认后，才执行动作；

计算机参数设定画面中，参数修改后必须保存参数，再次确认当前参数后控制器才执行修改后的参数指标，否则恢复修改前的设定值，按原设定值执行。

本发明针对高能炸药、燃爆危险、高压力加载、高温加载、低温加载的高危作业，从防爆、高温、低温、高压、行程、急停、安全联锁等各方面、全维度提供安全防护系统。安全防护系统集自动安全防护、手动安全防护于一体，集硬件防护、软件安全防护于一体，从全维度提供安全防护，当异常情况发生时，用于炸药力热复合加载设备的人、机及操作的安全防护。

附图说明

图1防爆隔离设计布局示意图；

图2三级温度、压力安全联锁控制示意图。

图3为超极限温度自动断电原理图；

图4为硬件急停原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，一种炸药力热复合加载全维度安全防护系统，包括：

防爆隔离设计，将主机设置在防爆间内，液压站、控制柜、控制台设置在非防爆间内，防爆间内设置有防爆操作箱，主机上的温度、压力、位移传感器电缆通过防爆挠性管进入防爆连接箱并接入控制柜。

本发明的安全防护系统，将力热复合加载设备根据危险程度的不同进行防爆隔离设计，主机由于会搭载炸药产品，因此放置在防爆间，液压站、控制柜及控制台由于有泵、阀及大量电器元件，放置在非防爆间。防爆操作箱用于主机的上升、下降、回程、泄压等简单的现场手动操作。

在此基础上，本发明还提供了炸药力热复合加载全维度安全防护方法，如附图2所示，包括：

1)三级温度安全联锁控制

利用温度传感器以及相应的PLC控制柜，设计三级温度安全联锁，分别是：

第一级：目标值温度。当温度传感器检测的温度达到目标值后，自动控制使温度恒定在目标值上；

第二级：报警温度。一般设置温度报警值＝温度目标值x(1.1～1.15)。如温度超过目标值达到报警温度时，则发出声光报警，同时在计算机报警画面上以文字显示超过报警温度；

第三级：极限温度。一般设置温度极限值＝温度目标值x(1.2～1.3)，如温度超过目标温度，再超过报警温度，则自动切断加热丝电源，同时在计算机报警画面上以文字显示超过极限温度。

其中，如附图3所示，正常加热时，接触器KM4、KM5吸合，其常开触点闭合，加热丝EH1得电，正常加热。当超过极限温度时，接触器KM5的常闭触点打开，因此接触器KM5失电，它的常开触点打开，加热丝EH1失电，停止加热。

2)三级压力安全联锁

利用压力传感器以及相应的PLC控制柜，设计三级压力安全联锁，分别是：

第一级：目标值压力。压力达到目标值后，自动控制使压力恒定在目标值上，上下梁均停止动作并保持静止；

第二级：报警压力。一般设置压力报警值＝压力目标值x(1.1～1.15)，如压力超过目标值达到报警压力时，则发出声光报警，同时在计算机报警画面上以文字显示超过报警压力；

第三级：极限压力。一般设置压力极限值＝压力目标值x(1.2～1.3)，如压力超过目标压力，再超过报警压力，则自动切断泵、阀电源，设备处于泄压状态，同时在计算机报警画面上以文字显示超过极限压力。

三级温度、压力安全联锁控制示意图如图2所示。在计算机操作画面上设置温度目标值、温度报警值、温度极限值以及压力目标值、压力报警值、压力极限值，PLC根据实际测量值自动计算并自动控制泵、阀等执行元件及自动报警。

3)测量回路与安全回路独立

所有含报警的工艺参数，比如温度、油压，均设计为测量回路、安全回路双回路的自动防护。测量回路和安全回路在功能上互相独立，分别设置在主机、液压站上，即使测量回路出现故障，安全回路也能正常工作。

4)手动防护

采用手动方式进行。采用机械液压开关手动设定最高限压力，当超过最高限压力时，直接泄压回油箱。

5)硬件急停线路

急停设计独立硬件回路，与软件无关。一旦有异常情况发生，可以停掉动力动作，自动停止加热、升压，切掉动力电源，以保证生产、设备和人员的安全。而且急停的状态也输入到PLC控制程序中，通过系统报警联锁功能块，发出声光指示报警，阻止了任何的进一步操作。

硬件急停原理图如图4所示。正常工况时，接触器KM1吸合，其常开触点闭合，主回路得电，主回路的泵、电机得电，正常运转。当有意外情况发生，拍下急停按钮SB1、SB2，接触器KM1失电，其常开触点打开，停掉主回路，切断主回路的泵、电机，停止运转。

6)软件安全联锁

在软件中设计安全联锁系统，主要包括：

温度未到目标值，无法升压；

设备运行到最大行程，自动停泵；

压力曲线突然出现下降式跳跃，则判断炸药已经破裂，自动停止加压；

炸药部件破裂后跌落：在托盘下方增加防护装置，炸药部件经破坏试验压裂后，直接落入防跌落托盘中。

7)计算机操作安全

计算机操作中，泵、阀的任何一个启停动作均需要再次确认后，才执行动作；

计算机参数设定画面中，参数修改后必须保存参数，再次确认当前参数后控制器才执行修改后的参数指标，否则恢复修改前的设定值，按原设定值执行。尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (1)

1.一种炸药力热复合加载全维度安全防护方法，其特征在于包括：

1)三级温度安全联锁控制

利用温度传感器以及相应的PLC控制柜，设计三级温度安全联锁，分别是：

第一级：目标值温度；当温度传感器检测的温度达到目标值后，自动控制使温度恒定在目标值上；

第二级：报警温度；设置温度报警值＝温度目标值x(1.1～1.15)；如温度超过目标值达到报警温度时，则发出声光报警，同时在计算机报警画面上以文字显示超过报警温度；

第三级：极限温度；设置温度极限值＝温度目标值x(1.2～1.3)，如温度超过目标温度，再超过报警温度，则自动切断加热丝、加热循环泵电源，同时在计算机报警画面上以文字显示超过极限温度；

2)三级压力安全联锁

利用压力传感器以及相应的PLC控制柜，设计三级压力安全联锁，分别是：

第一级：目标值压力；压力达到目标值后，自动控制使压力恒定在目标值上，上下梁均停止动作并保持静止；

第二级：报警压力；设置压力报警值＝压力目标值x(1.1～1.15)，如压力超过目标值达到报警压力时，则发出声光报警，同时在计算机报警画面上以文字显示超过报警压力；

第三级：极限压力；设置压力极限值＝压力目标值x(1.2～1.3)，如压力超过目标压力，再超过报警压力，则自动切断泵、阀电源，设备处于泄压状态，同时在计算机报警画面上以文字显示超过极限压力；

在计算机操作画面上设置温度目标值、温度报警值、温度极限值以及压力目标值、压力报警值、压力极限值，PLC根据实际测量值自动计算并自动控制包括泵、阀在内的执行元件及自动报警；

3)测量回路与安全回路独立

所有含报警的工艺参数，包括温度、油压，均设计为测量回路、安全回路双回路的自动防护；测量回路和安全回路在功能上互相独立，分别设置在主机、液压站上，即使测量回路出现故障，安全回路也能正常工作；

4)手动防护

采用手动方式进行；采用机械液压开关手动设定最高限压力，当超过最高限压力时，直接泄压回油箱；

5)硬件急停线路

急停设计独立硬件回路，与软件无关；一旦有异常情况发生，停掉动力动作，自动停止加热、升压，切掉动力电源，以保证生产、设备和人员的安全；而且急停的状态也输入到PLC控制程序中，通过系统报警联锁功能块，发出声光指示报警，阻止了任何的进一步操作；

6)软件安全联锁

在软件中设计安全联锁系统，主要包括：

温度未到目标值，无法升压；

设备运行到最大行程，自动停泵；

压力曲线突然出现下降式跳跃，则判断炸药已经破裂，自动停止加压；

7)计算机操作安全

计算机操作中，泵、阀的任何一个启停动作均需要再次确认后，才执行动作；

计算机参数设定画面中，参数修改后必须保存参数，再次确认当前参数后控制器才执行修改后的参数指标，否则恢复修改前的设定值，按原设定值执行。

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