一种新型智能感应灭火装置在化工生产中的应用

陈胡兴

(江苏省宜兴中等专业学校机电系 江苏宜兴 214206)

一种新型智能感应灭火装置在化工生产中的应用

陈胡兴

(江苏省宜兴中等专业学校机电系 江苏宜兴 214206)

基于某化工企业现场要求，设计了一种新型智能感应灭火装置。该装置主要由点火装置、抽真空装置、电磁阀控制系统组成，能够完成感应式自动点火、缺氧灭火等功能。与目前市场上广泛使用的设备比较，整个灭火过程效率高、成本低，且大大降低了劳动强度。

智能感应； 灭火装置； 化工生产

本文是针对当地某化工企业生产现场而进行的一项专项设计。该企业在BNT3200型设备生产某产品的一道工艺流程中要求设备边上短时间内能够提供热源，而同时要求对于生产该产品处理完毕的废料需要进行灭火处理。普通物品在引燃时，燃点最高温度可达700～800 ℃，表面温度200～300 ℃，燃点周围1 cm处可达130 ℃；这些极易烤燃周围的易燃物而引发火灾。因火灾而引起设备的损坏，可以使整个车间造成巨大的损失，而往往也会使整个工厂造成整体性的毁灭。那时，即使建筑物内的自动喷水灭火系统启动工作，而生产设备很多地方都有润滑油，喷水会使火焰更容易蔓延，这样往往会使该生产设备甚至更多的生产设备毁于一旦。文章中针对上述问题设计了一款新型能够进行智能感应的点火及灭火装置。

1 装置特点

本装置如图1所示，是一种新型智能感应灭火装置在某特殊化工生产中的应用装置。根据企业现场的要求，装置的外形尺寸为100 cm×80 cm×120 cm。该装置主要由点火装置、抽真空装置、电磁阀控制系统组成，能够完成感应式自动点火、缺氧灭火等功能，设计中内胆可以方便地取出清洗。当内胆已经盛满废料后，系统会自动提醒用户需要清理并自动关闭点火功能。智能感应式灭火装置采用充电电池作为备用电池工作，当电力不足时会提醒用户需要充电。

图1 自动感应点灭火装置图

2 总体设计

本系统设置的运动流程简图如图2所示。此新型结构的关键设计在于通过电子传感器与机械传动的配合从而达到智能感应的目的，其总体设计方案为：当系统先后按下电源总开关、点火开关、灭火开关。系统内部可控制器(PLC)开始运行，首先PLC给出动作执行信号，则装置中的电磁阀开始工作，电磁阀控制气缸活塞向下运动(气源由原生产车间提供，要求气源压力在0.7～1.2 MPa)，活塞杆通过铰链机构拉动密封盖，灭火装置的盖子打开，否则点火装置不工作。当盖子打开后，工人把火引置入点火口点火装置工作，并且可以通过图1中的调节按钮调节点火装置中的电热丝功率大小来控制点火的过程。工人在使用完毕火引后把其扔进灭火装置的内胆中，系统通过图1中的光线传感器判断得知有物体需要灭火，此时PLC给出动作执行信号通过电磁阀工作活塞杆向上运动，密封盖盖起，系统通过装于盖子内部的压力传感器判断知道密封盖已经盖紧。电磁阀停止工作，然后系统控制图1中直流电机工作，直流真空泵开始运行，内胆内部缺氧则火引熄灭达到灭火目的。在真空泵工作在预定的时间后，直流电机也停止工作，则同时直流真空泵也停止工作。当直流真空泵停止工作后，系统发出指令上述电磁阀又开始工作，密封盖打开等待另一次火引的投入。系统在打开电源后处于灭火的整个过程及未使用点火功能的过程中，点火装置处于等待状态，基本不消耗系统电量。

图2 系统运动流程简图

3 部件设计

3.1自动点火装置设计

目前企业生产工艺中的火引是用棉线缠绕，因此通过计算电阻丝上只要提供>5 W的功率就能顺利点燃火引。考虑到今后火引有可能改变，在设计过程中对于图3中点火装置的电阻丝消耗功率设置成5～50 W之间可调控，方便以后系统升级。该点火装置所用的电源由系统所带的充电电池直接提供电源动力。

本自动点火装置的关键动作过程为：当需点燃物被插入电子点火口时，首先红外遮断感应器开始工作，工作后热感应二极管开始检测需点燃物是否有热信号，当未有热信号时，电磁铁开始工作通过杠杆机构带动电阻丝向上运动这样接通电源。这样系统设置在限定时间内点燃需点燃物。当在点火过程中聚光环被点亮闪烁，通过聚光环可以看到点火口有一圈光在闪动。如图3所示，在点火过程中三色LED灯被点亮闪烁，通过聚光环可以看到点火孔有一圈光在闪。若限定时间内未点燃物体，系统会通过三色LED灯变为黄灯闪烁提示电力不足或是物体无法点燃等信息，并自动停止数秒，以防电阻丝持续工作损坏。当系统三色LED灯黄灯闪烁，则用户可以通过充电口对该装置进行充电，当三色LED灯变为绿色后显示缸体内可充电电池已经充满电。

图3 自动点火装置剖面图

3.2自动灭火装置设计

系统此处设计主要涉及三方面的问题：充电电池的选用、灭火盖的设计及抽真空装置的设计。整个设计简图见图1所示。

文中涉及的充电电池选用12 V，20 AH的铅酸电池，此电池能够提供0.24 kW·h的电力。当系统外部不提供电源时整个系统可以通过该备用电源进行应急处理。整个系统在工作时消耗功率不大于350 W。

灭火盖的设计主要使用电磁阀控制活塞推杆的上下运动，从而使密封盖开启与关闭。本文所设计灭火盖子具有手动开启关闭与自动开启关闭的功能，当系统停电后盖子能够通过手动控制合上盖子，使密封盖盖起；同时也能手动打开密封盖。这样系统处于断电状态仍能使处于缸体中内胆内的未燃尽物在盖上盖子后消耗完内胆内的氧气后达到灭火目的，并且在处于断电状态下内胆也能方便取出倾倒后清洗。该装置中的电磁阀选用二位四通阀，所使用的活塞推杆行程不少于30 cm。系统在使用自动开启与关闭功能时，通过安装于密封盖下方的压力开关判断密封盖是否已经到位来控制活塞杆的运动。为了提高保险系数，系统也使用了12 V的备用可充电电池(铅酸电池，其在高温情况下不易爆炸)在系统外部无电时能够提供应急处理。

另外，抽真空装置主要是12 V直流电机加上12 V真空泵组成，文中设计的直流电动机选用12 V无刷直流电机，功耗为0.1 kW。12 V直流真空泵采用转速2 500 rpm、排气量60 L/min、功耗最大0.2 kW。其位置如图1所示。

4 结束语

整个设计过程最终需要在Pro/E进行设计完成，对整个设计可以采用三维动态仿真。目前企业在生产中对于需要灭火的废料是采用每天定时花费大量劳力采用集中灭火器进行灭火，而本文所设计的智能感应灭火装置是一种新型的结构，该设备既具有自动点火功能又具有自动灭火装置，整个灭火过程效率高、成本低，且大大降低了劳动强度。此设计产品在该化工生产领域具有一定的市场推广价值。

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[3] 倪森寿. 机械制造工艺与装备[M]. 北京： 化学工业出版社， 2008： 115-125.

Application of A New Intelligent Sensing Fire Extinguishing Device in Chemical Production

CHEN Hu-xing

(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Yixing Secondary Vocational School of Jiangsu Province, Yixing 214206, China)

Based on the production requirements of a chemical enterprise, this paper presents a new intelligent sensing fire extinguishing device. The device consists of an ignition device, vacuum device and solenoid valve control system components. It can complete induction automatic ignition, hypoxia fire extinguishing and other functions. Compared with the widely used devices on the market, the whole process of extinguishing is with high efficiency, low cost, and can greatly reduce the labor intensity.

smart sensors; extinguishing device; chemical production

2014-05-20

陈胡兴(1975-)，男，讲师，硕士，主要研究方向：机电控制

TU 892

A

1672-2434(2014)06-0020-02