CN205384497U - 一种防爆正压控制箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气控制设备技术领域，具体涉及一种防爆正压控制箱，该控制箱包括控制腔、过渡腔和器件腔，其中，控制腔内部主要包括PLC、触摸屏、语音模块、中间继电器、控制继电器、开关、按钮和指示灯；所述的过渡腔主要包括用于检测器件腔内气压的压差变送器；所述的器件腔主要包括用于检测器件腔内排气管道气体流量的流量传感器、进气阀、排气阀、柜门连锁开关和被保护元件；控制箱内部增加了气体排泄流量检测装置，让流量监测结果参与元件腔体内部换气过程，即换气过程采用流量时间双控制使设备运行更具实用性和安全性；该控制箱将PLC、触摸屏及语音报警功能结合于一身，相对传统正压控制箱，有人性化显示界面，人性化的报警体系。

Description

一种防爆正压控制箱

技术领域

本实用新型属于电气控制设备技术领域，具体涉及一种防爆正压控制箱。

背景技术

在易燃、易爆场所，例如：石油、化工、酿酒、医药、油漆、纺织、印染、粮食、军工、卫星及导弹发射等场所，经常会遇到各种易燃、易爆的具有危险性的气体和蒸汽，像这些具有一定危险性的厂矿企业，现场都会配有相应的防爆控制箱，主要用来控制照明系统的照明配电箱及用于控制动力系统的动力配电箱，作为动力、照明配电及电动机控制之用，又或者用于防水泵控制、潜水泵控制、消防风机控制、风机控制、照明配电控制之用，控制方式可分为以下多种方式：直接启动控制、星三角降压启动控制、自藕降压启动控制、变频器启动控制、软启动控制等，还可使用隔离开关、熔断式开关作为隔离分断点。

目前普遍市场上的防爆正压控制箱控制方法多数采用PID或段式控制的微压差控制体系，其缺点为：换气方法直接输入安全气体到元件腔，排出内部可能存在的可燃性气体，换气量大多通过测量换气时间和气源压力来推算，这种换气方法在一般情况下是可以正常应用的，但是如果出现异常情况例如当电磁阀的开度、气体压力等发生未知性变化时就会直接影响单位时间的换气量，而此时如果未及时发现而照就换气，这样就会使在规定的时间内换气不充分，从而给设备运行设下不安全隐患；另外防爆正压控制箱的操作顺序要求比较严格，单一通过人为操作，尤其是在操作人员相对疲劳状态时，操作步骤容易发生错误而引发危险。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种防爆正压控制箱，以达到流量与时间的双控制，提高设备运行更具实用性和安全性的目的。

一种防爆正压控制箱，该控制箱包括控制腔、过渡腔和器件腔，其中，控制腔内部主要包括PLC、触摸屏、语音模块、中间继电器、控制继电器、开关、按钮和指示灯；所述的过渡腔主要包括用于检测器件腔内气压的压差变送器；所述的器件腔主要包括用于检测器件腔内排气管道气体流量的流量传感器、进气阀、排气阀、柜门连锁开关和被保护元件；

所述的控制腔中，触摸屏的输出端、开关的输出端和按钮的输出端连接PLC的输入端，PLC的输出端连接中间继电器的输入端和控制继电器的输入端；所述的指示灯与中间继电器的常开触点和控制继电器的常开触点相连接，所述的语音报警模块的输入端与用于报警输出的中间继电器的另一常开触点连接；

所述的过渡腔中，压差变送器的输出端连接PLC；

所述的器件腔中，流量传感器的输出端连接线和柜门连锁开关的连接线穿过过渡腔连接PLC；所述的进气阀和排气阀通过控制继电器的其他常开触点连接电源。

所述的开关、按钮，具体包括：手动自动选择开关、手动进气启动按钮、手动进气停止按钮、手动排气启动按钮、手动排气停止按钮、手动电源启动按钮、手动电源停止按钮、自动运行按钮、自动停止按钮和消音按钮。

该控制箱还包括备用信号输出电路。

所述的指示灯包括进气指示灯、排气指示灯、换气指示灯、保压指示灯、低限报警指示灯、高限报警指示灯、柜门开报警指示灯和器件腔主电源指示灯。

所述的语音模块为：用于低限报警、高限报警和柜门开报警的语音模块。

该控制箱还包括扬声器，扬声器的输入端连接语音模块的输出端。

本实用新型优点：

本实用新型提出一种防爆正压控制箱，该控制箱内部增加了气体排泄流量检测装置，让流量监测结果参与元件腔体内部换气控制，即换气控制采用流量时间双控制使设备运行更具实用性和安全性；该控制箱将PLC、触摸屏及语音报警功能结合于一身，比起传统正压控制箱，有人性化显示界面，人性化的报警体系，合理可靠的安全控制机制；本实用新型能够检测到腔体内部实际气体排量，发现排量不足时继续换气直到腔内气体排量达标为止，就可以杜绝此类不安全事故的发生；并且采用运行可靠性较高的PLC来进行自动控制，避免了人为控制而引发的危险。

本防爆正压控制箱具体功能：

1、压差检测，实时压差数字显示；

2、气体流量检测，流量数字显示；

3、压差控制、压差上限下限可设定；

4、实现手动和自动双控制；

5、压差上下限超限自动切断元件腔动力电源；

6、换气量采用流量时间双控制；

7、设置柜门连锁开关，元件腔柜门打开自动切断动力电源；

8、柜门打开、压差超限时指示灯语音双报警；

9、相关备用信号输出。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的防爆正压控制箱内部电路结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例的防爆正压控制箱的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。

本实用新型实施例中，本防爆正压控制箱可以应用在1区和2区危险场所，如图1所示，防爆正压控制箱包括控制腔、过渡腔和器件腔；其中，控制腔是一个防爆腔，它是压差控制系统的主控中心，控制腔内部主要包括PLC、触摸屏HMI、语音模块YY、中间继电器(KA3～KA8)、控制继电器(KA1和KA2)、开关(手动自动选择开关SA1)、按钮(手动进气启动按钮SB1、手动进气停止按钮SB2、手动排气启动按钮SB3、手动排气停止按钮SB4、手动电源启动按钮SB5、手动电源停止按钮SB6、自动运行按钮SB7和自动停止按钮SB8、消音按钮XY；)和指示灯(电源指示灯HR、进气指示灯HR1、排气指示灯HR2、换气指示灯HG1、保压指示灯HG2、低限报警指示灯HY1、高限报警指示灯HY2、柜门开报警指示灯HY3和器件腔主电源指示灯HR3)；过渡腔用来放置扬声器YSQ(扬声器根据需要也可以放到箱外)、电缆、进气管道、压差变动送器及气体调压过滤器等元件；器件腔除了放置进放气阀、安全泄压阀、气体流量计(流量传感器)以外，大部分空间用来放置用户需防爆保护的器件，包括各种仪表、报警装置、PLC、微电脑、触摸屏、变频器、软启动器、数据采集(烟雾、可燃气体浓度、压力、温度)传感器断路器、交流接触器、继电器、转换开关、指示灯等各种元器件。

本实用新型实施例中，所述的语音报警模块采用JQE960型；扬声器采用BYS-25W型号；气体流量变送器采用4～20mA输出；压差变送器采用DPST-DR420-IM1-33型号；触摸屏采用MCGS10”型号；可编程控制器采用6ES7214-2AS23-0XB8型号；中间继电器采用RXM4LB2BDDC24V型号；控制继电器采用CAD50BDCDC24V；还设置有交流接触器连接器件腔主电源，交流接触器采用LC1D-T80AM74极NOAC220V；

本实用新型实施例中，如图1所示，触摸屏的输出端连接PLC，手动自动选择开关SA1的①连接PLC的0.0引脚，SA1的③连接PLC的0.1引脚，手动进气启动按钮SB1连接PLC的0.2引脚，手动进气停止按钮SB2连接PLC的0.3引脚，手动排气启动按钮SB3连接PLC的0.4引脚，手动排气停止按钮SB4连接PLC的0.5引脚，手动电源启动按钮SB5连接PLC的0.6引脚，手动电源停止按钮SB6连接PLC的0.7引脚，自动运行按钮SB7连接PLC的1.1引脚，自动停止按钮SB8连接PLC的1.2引脚；PLC的0.0输出端连接控制继电器KA1，PLC的0.1输出端连接控制继电器KA2，PLC的0.2输出端连接中间继电器KA3，PLC的0.3输出端连接中间继电器KA4，PLC的0.4输出端连接中间继电器KA5，PLC的2M输出端连接中间继电器KA6，PLC的0.5输出端连接中间继电器KA7，PLC的0.6输出端连接中间继电器KA8；中间继电器KA1的第一常开触点两端分别连接进气指示灯HR1和电源；中间继电器KA2的第一常开触点两端分别连接排气指示灯HR2和电源；中间继电器KA3的第一常开触点两端分别连接低限报警指示灯HY1和电源；中间继电器KA4的第一常开触点两端分别连接高限报警指示灯HY2和电源；中间继电器KA5的第一常开触点两端分别连接柜门开报警指示灯HY3和电源；中间继电器KA6的第一常开触点两端分别连接换气指示灯HG1和电源；中间继电器KA7的第一常开触点两端分别连接保压指示灯HG2和电源；中间继电器KA8的第一常开触点两端分别连接器件腔主电源指示灯HR3和电源；中间继电器KA3的第二常开触点的一端连接语音模块的S1引脚，另一端通过消音按钮连接到GND，中间继电器KA4的第二常开触点一端连接语音模块的S2引脚，另一端通过消音按钮连接到GND，中间继电器KA5的第二常开触点一端连接语音模块的S3引脚，另一端通过消音按钮连接到GND；压差变送器的输出端连接线、流量传感器的输出端连接线和柜门连锁开关K1的连接线穿过过渡腔连接PLC；所述的进气阀和排气阀通过控制继电器KA1的第二常开第三常开触点和KA2的第二常开第三常开触点连接电源。

本实用新型实施例中，可编程序控制器PLC，它是本防爆正压控制箱的主要控制器件，它具有若干模拟量开关量输入输出通道和控制中心CPU及数据存储器RAM\ROM，在它的内部事先保存有一套特殊设计的控制程序，CPU通过这套程序将采集的压差信号和流量信号进行运算处理，再根据其它按钮开关等信号的输入情况，作出不同输出控制。触摸屏是一款能够实现模拟量数字量参数设置显示的人机界面，用来显示压差流量及其它运行状态。压力变送器完成元件腔压力检测，并将检测压力转换为标准4-20mA信号，输入到PLC中。流量变送器完成元件腔排气流量检测，并将检测流量转换为标准4-20mA信号，输入到PLC中。语音报警模块是一款能够实现语音报警控制输出的功能模块，它的上面设有USB电脑接口和4M非易失性存储器，可事先利用特制的计算机软件分别将柜门开启、压差上下限报警语音(可按照用户的要求制作报警音)下载到语音报警模块的存储器中。使用时通过外部的不同跳线选择不同的报警语音内容。交流接触器是元件腔中器件腔主电源的控制开关。中间继电器是一种中间控制器件，每当中间继电器通断时，其所控制的相应的交流接触器或指示灯、报警语音选择及电磁阀等跟随动作，以完成不同的控制。转换开关、按钮、限位开关供设备及操作人员完成各种开关量输入操作。扬声器作为语音报警的执行器件。电磁阀作为本防爆正压控制箱进气排气执行器件。气体安全泄压阀和气体调压器作为本防爆正压控制箱安全控制组件。当器件腔内压力超出极限时气体安全泄压阀自动打开。气体调压器调节进气压力，并实行进气过滤作用，保证进入器件腔的压缩空气为洁净气体。

本实用新型实施例中，如图1所示，该控制箱还包括备用信号输出电路。

这种控制箱的操作一般如下：

1、首次运行之前进行设备调试；

2、设备每次通电运行前要先进行换气，将内部可能存在的可燃气体排出箱体更换为安全气体，然后再进行正常的压差控制，等压差稳定于控制范围内时，才允许器件腔施加动力电投入工作；

3、结束工作时，先关闭运行负载，再断开器件腔的动力电，第三停止换气控制系统，最后关闭气源；

本实用新型实施例中，结合图1和图2阐述防爆正压控制箱的工作过程：

本控制柜主要控制器件是PLC，它实时监测模拟和数字输入，并根据输入情况的变化做出相应的输出控制。

触摸屏在调试时由专业人员进行参数输入，如压差控制上下限、压差报警上下限、换气流量、换气时间等，在实际使用过程中除了显示以上参数外，还显示实时压差，实时换气流量，实时换气时间及运行阶段指示、阀状态指示、器件腔主电源状态指示、报警状态指示等。

PLC控制分为手动和自动，当转换开关SA1指向手动时，PLC进入手动控制，当转换开关SA1指向自动时PLC进入自动控制，当转换开关SA1指向停止时，PLC切断器件腔主电源、进排气阀电源，进入停机控制阶段。

在手动运行时，如果按进气启动SB1/停止SB2按钮，继电器KA1跟随通断，相对应带动进气阀导通和关断，进气指示灯HR1也同时跟随亮灭；如果按排气启动SB3/停止SB4按钮，继电器KA2跟随通断，相对应带动排气阀导通和关断，排气指示灯HR2也同时跟随亮灭；如果按电源启动SB5/停止SB6按钮，继电器KA8跟随通断，相对应带动器件腔主电源交流接触器KM1通断，主电源指示灯HR3也同时跟随亮灭；进排气阀同时打开时进入换气控制阶段，如果换气时间和换气流量均满足设定量，箱体自动进入保压控制阶段，在保压控制阶段PLC自动完成压差的检测，当压差＜50pa时，KA1得电，进气阀打开进气，当压差＞150pa时KA1失电，进气阀关闭停止进气。当压差＜30pa时，KA8断电，KA1，KA3得电，主电源KM1自动断开，进气阀自动打开，低压差报警指示灯HY1亮，同时低压差报警语音通过扬声器开始播放；压差＞170pa时，KA1断电，KA2，KA4得电，进气阀自动关闭，排气阀自动打开，高压差报警指示灯HY2亮，同时高压差报警语音通过扬声器开始播放；在运行的过程中，实时检测柜门连锁开关K1，如果K1打开，KA8自动断电，元件腔主电源KM1断开，KA5得电，柜门打开报警指示灯HY3亮，同时柜门打开报警语音通过扬声器开始播放；当程序分别运行在换气阶段和保压阶段时，中间继电器KA6和KA7分别导通，相对应的换气HG1指示灯和保压HG2指示灯分别点亮，用来指明此时运行的阶段。PLC程序只有运行在保压阶段，主电源启动SB5/停止SB6按钮的控制才有效。

在自动运行时，如果按自动运行SB7按钮，自动运行立即进入换气运行阶段，此时中间继电器KA6导通，指示灯HG1亮，KA1、KA2同时吸合，进排气阀同时打开，此时进入换气控制阶段，如果换气时间和换气流量任一项不满足设定要求，换气阶段继续，直到换气时间和换气流量均满足设定要求时，KA2断开，停止排气，KA6断开，指示灯HG1熄灭，退出换气控制阶段。之后程序自动进入保压控制阶段，中间继电器KA7导通，指示灯HG2亮，此阶段PLC自动完成压差的检测，当压差＜50pa时KA1得电，进气阀进气，当压差＞150pa时KA1失电，进气阀停止进气。当压差＜30pa时，KA8断电，KA1，KA3得电，器件腔主电源KM1自动断开，进气阀自动打开，低压差报警指示灯HY1亮，同时低压差报警语音通过扬声器开始播放；压差＞170pa时，KA1断电，KA2，KA4得电，进气阀自动关闭，排气阀自动打开，高压差报警指示灯HY2亮，同时高压差报警语音通过扬声器开始播放；在运行的过程中，实时检测柜门连锁开关K1，如果K1打开，KA8自动断电，KA5导通，器件腔主电源KM1断开，柜门打开报警指示灯HY3亮，同时柜门打开报警语音通过扬声器开始播放；随时按自动停止SB8按钮，程序关断主电源、进排气阀电源，停止自动运行。

在停机控制阶段，PLC只检测柜内压差和柜门连锁状态，并当压差超限或柜门打开时做出相应的指示灯和语音报警，不做其他控制。

在运行的全过程当中，当有语音报警时，可以通过按动XY按钮，实现消音控制。

在运行的过程中，转换开关SA的状态和各种中间继电器及控制继电器、交流接触器的输出状态通过接线端子实现对外备用输出。

Claims (6)

1.一种防爆正压控制箱，其特征在于，该控制箱包括控制腔、过渡腔和器件腔，其中，控制腔内部主要包括PLC、触摸屏、语音模块、中间继电器、控制继电器、开关、按钮和指示灯；所述的过渡腔主要包括用于检测器件腔内气压的压差变送器；所述的器件腔主要包括用于检测器件腔内排气管道气体流量的流量传感器、进气阀、排气阀、柜门连锁开关和被保护元件；

所述的控制腔中，触摸屏的输出端、开关的输出端和按钮的输出端连接PLC的输入端，PLC的输出端连接中间继电器的输入端和控制继电器的输入端；所述的指示灯与中间继电器的常开触点和控制继电器的常开触点相连接，所述的语音报警模块的输入端与用于报警输出的中间继电器的另一常开触点连接；

所述的过渡腔中，压差变送器的输出端连接PLC；

所述的器件腔中，流量传感器的输出端连接线和柜门连锁开关的连接线穿过过渡腔连接PLC；所述的进气阀和排气阀通过控制继电器的其他常开触点连接电源。

2.根据权利要求1所述的防爆正压控制箱，其特征在于，所述的开关、按钮，具体包括：手动自动选择开关、手动进气启动按钮、手动进气停止按钮、手动排气启动按钮、手动排气停止按钮、手动电源启动按钮、手动电源停止按钮、自动运行按钮、自动停止按钮和消音按钮。

3.根据权利要求1所述的防爆正压控制箱，其特征在于，该控制箱还包括备用信号输出电路。

4.根据权利要求1所述的防爆正压控制箱，其特征在于，所述的指示灯包括进气指示灯、排气指示灯、换气指示灯、保压指示灯、低限报警指示灯、高限报警指示灯、柜门开报警指示灯和器件腔主电源指示灯。

5.根据权利要求1所述的防爆正压控制箱，其特征在于，所述的语音模块为：用于低限报警、高限报警和柜门开报警的语音模块。

6.根据权利要求1所述的防爆正压控制箱，其特征在于，该控制箱还包括扬声器，扬声器的输入端连接语音模块的输出端。