УСТАНОВКА ХОЛОДИЛЬНАЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНАЯ

Полезная модель относится к устройствам охлаждения электрических и неэлектрических машин и механизмов, имеющих внутренний контур жидкостного охлаждения, применяемых преимущественно на подземных участках шахт.
Увеличение объемов добычи полезных ископаемых подземным способом (шахты) повлияло на увеличение мощности электрооборудования, применяемое при проведении добычи полезных ископаемых. Учитывая требования условий эксплуатации данного оборудования и требований правил безопасности все электрооборудование, применяемое в шахтах, должно иметь взрывозащищенную оболочку. Увеличение мощности оборудования ведет за собой увеличение тепла, которое выделяется в виде потерь при работе данного оборудования.
Один из способов охлаждения оборудования - это передача тепла от непосредственно нагреваемых частей оборудования через воздух на взрывонепроницаемую оболочку, в котором размещены данные части. Нагреваясь, взрывонепроницаемая оболочка передает данное тепло в окружающую атмосферу. Отведение большого количества выделяемого тепла возможно за счет увеличение охлаждаемой площади оболочки, то есть за счет увеличения габаритов и массы оболочки. Увеличение массы и габаритов оболочки негативно сказывается на эксплуатации данного оборудования, а порой и не возможности его применения в условиях шахт (затруднена доставка или ее не возможность, отсутствие места размещения по геологическим характеристикам условий эксплуатации).
Решением проблемы локального отвода тепла без увеличения площади оболочки является применение жидкостного охлаждения, выделяющих тепло частей оборудования. Выделяемое тепло передается жидкости, нагретая жидкость по системам трубопровода передается в теплообменник (закрытая система охлаждения) или выводится из оборудования (открытая система охлаждения). При применении закрытой системы охлаждения теплообменник также охлаждается жидкостью, чаще всего водой. В условия шахт воду для охлаждения можно взять только из пожарного става, чистота которой не позволяет применять ее для жидкостных систем охлаждения. Для этих целей разработано устройство типа УХВ-01 (Установка холодильная взрывобезопасная), как контур охлаждения нагретой оборудованием жидкости, создающая закрытый контур охлаждения, не зависимый от условий применения и рассчитанная для применения в шахтах опасных по газу (метан) и угольной пыли. Конструкция УХВ предполагает контроль наличия охлаждающей жидкости по уровню в баке, наличия потока жидкости, температуру жидкости и давления в системе с помощью искробезопасных датчиков, имеет антивандальную защиту от попадания крупных кусков породы и защиту эксплуатирующего персонала.
Известно«Устройство охлаждения взрывозащищенного высоковольтного преобразователя частоты фазосдвигающего выпрямительного трансформатора» CN 210805444 [1], включающее герметичный шкаф, и расположенные в нем трансформатор, теплообменник Фэншуй и вентилятор.
Недостатком известного способа является отсутствие универсальности, приводящее к сужению области применения.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Устройство холодильного цикла для горно-энергетического оборудования» CN 204535223 [2], размещенная в каркасе стальной конструкции, включающий циркуляционный контур с водяным охлаждением, циркуляционный контур с водяным охлаждением содержит теплообменник с водяным охлаждением для снижения рабочей температуры энергетического оборудования, насос для циркуляции воды и резервуар для хранения воды; оно также включает в себя охладитель воздуха и вентилятор охлаждения для снижения температуры охлаждающей воды в циркуляционном контуре с водяным охлаждением.
Известное устройство обладает расширенной по сравнению с [1] областью применения благодаря универсальности подключения.
К недостаткам состава относится недостаточная надежность и эффективность, обусловленная отсутствием контроля за температурой и величиной потока теплоносителя.
Технический результат - повышение надежности и эффективности установки охлаждающей.
Технический результат достигается тем, что: установка охлаждающая взрывобезопасная, размещенная в каркасе стальной конструкции, включающий циркуляционный контур с теплоносителем, первым теплообменником, насосом, баком и радиатором с вентилятором, характеризуется тем, что содержит два тройника, через которые параллельно первому теплообменнику подключен второй теплообменник, последовательно с каждым теплообменником включен датчик потока.
Для облегчения транспортировки и повышения надежности могут использоваться салазки и кольца в верхней части закрепленные в верхней части корпуса.
С помощью термопреобразователей сопротивления - датчиков температуры контролируется температура жидкого теплоносителя, это позволяет не допустить работу охлаждаемого оборудования при перегреве.
В качестве теплоносителя может использоваться антифриз, что расширит диапазон температур работы устройства и повысит его долговечность и надежность.
Установка холодильная взрывобезопасная УХВ является неэлектрическим оборудованием группы I с уровнем взрывозащиты Mb, видом взрывозащиты «c» (защита конструкционной безопасностью) и «b» (контроль источника воспламенения), предназначена для:
- охлаждения электрических и неэлектрических машин и механизмов, имеющих внутренний контур жидкостного охлаждения;
- применения на подземных участках шахт, а также в тех частях наземных установок таких шахт, которые могут подвергнуться опасности взрыва в результате воздействия рудничного газа и/или горючей пыли.
1.1.2. Основные параметры установки
Установка выполнена во взрывобезопасном исполнении и имеет маркировку взрывозащиты I Mb c b X. В станции применены электродвигатель асинхронный трехфазный взрывозащищенный  типа  АИМУР 132 S4 УХЛ5, с маркировкой взрывозащиты РВ Ex d I Mb, ТУ 27.11.21-015-79682497-2017 (разрешается замена электродвигателя АИМУР на: электродвигатель асинхронный взрывоза-щищенный серии ВРА 132 S4, с маркировкой взрывозащиты  РВ Ex d I, БЯИН.526126.022 ТУ) электро-насос центробежный наружный серии «Иртыш» ЦМК 1 32/125-0,66/1,14.3/2РВ Ех Рв, с маркировкой взрывозащиты I Mb c/kI X, ТУ 3631-004-1193018-04; электродвигатель асинхронный взрывозащи-щенный АИУ90 L2 У2,5, с маркировкой взрывозащиты РВ Ех d I Mb, ТУ 29.00213012.070-2012; реле уровня герконовое РУГ-1-Ex-Г, с маркировкой взрывозащиты РО Ex ia I Ma, ЮВМА.400770.002ТУ, из-мерительный прибор DAK с маркировкой взрывозащиты РО Ex ia I Ma, изготовитель Grynewald GmbH, Германия; термопреобразователь сопротивления из платины и меди ТС модификации ТСПТ EXiРО 101, с маркировкой взрывозащиты РО Ex ia I Ma, ТУ4211-003-10854341-2013. Степень защиты от доступа к опасным частям установки по ГОСТ 14254-2015, а также от проникновения внешних твердых предметов, пыли и жидкости:
- Радиатор и движущиеся части, не менее - IP20;
- Бак, не менее - IP66;
- Коробка вводная рудничная взрывобезопасная, не менее - IP54;
- Коробка рудничная искробезопасных цепей - IP54;
- Электроприборы, не менее - IP54.
Установка рассчитана на работу в трехфазных сетях с изолированной нейтралью  напряжением 380/660 или 660/1140 В. Условия эксплуатации по ГОСТ 27307-2016. Температура окружающего воздуха от +1  до +35°С. Относительная влажность - (98±2) % при температуре (35±2)°C с конденсацией влаги.
1.2. Технические характеристики
Установка соответствует требованиям технических условий ТУ 3644-002-85223813-2020, требованиям ТР ТС 012/2011, ГОСТ 31438.2-2011, ГОСТ 31441.1-2011, ГОСТ 31441.5-2011, ГОСТ 31439-2011.
Осуществление технического решения:
На фиг. 1 показан общий вид установки, на фиг. 2 вид сбоку, на фиг. 3 гидравлическая схема, где:
1. Паспортная табличка и табличка маркировки взрывозащиты;
2. Заливная горловина бака;
3. Указатель уровня охлаждающей жидкости;
4. Отверстие для ввода кабелей питания двигателей;
5. Зажимы заземления;
6. Патрубки подключения системы охлаждения;
7. Защитная решетка;
8. Радиатор;
9. Горловина радиатора;
10. Подъемные петли;
11. Защитный кожух;
12. Салазки;
13. Рабочее колесо вентилятора;
14. Диффузор;
15. Датчик потока;
16. Бак;
17. Реле уровня герконовое;
18. Термопреобразователь сопротивления;
19. Кран шаровый;
20. Двигатель вентилятора;
21. Электронасос.
22. Первый кран;
23. Второй кран;
24. Первый Фильтр;
25. Второй фильтр;
26. Первый датчик потока (расходомер);
27. Второй датчик потока;
28. Первый теплообменник;
29. Второй теплообменник;
30. Быстроразъемное соединение;
31. Первый тройник;
32. Второй тройник.
Пример выполнения устройства:
Для идентификации устройства служит Паспортная табличка и табличка маркировки взрывозащиты 1. В бак 16 через заливную горловину 2 наливают теплоноситель, ориентируясь по указателю уровня охлаждающей жидкости 3. Через отверстия 4 производят ввод кабелей питания двигателей. Посредством зажимов 5 производят заземление устройства. На внешней стороне корпуса расположены патрубки для подключения системы охлаждения 6. Для доступа воздуха внутрь корпуса используется защитная решетка 7. Для охлаждения теплоносителя используется радиатор 8 с горловиной радиатора 9. Для облегчения транспортировки используются подъемные петли 10 и салазки 12. Для защиты приборов, установленных внутри корпуса, используется защитный кожух 11.  Радиатор обдувает рабочее колесо вентилятора 13, приводимое в движение двигателем вентилятора 20, а диффузор 14 направляет поток воздуха. В устройстве имеется датчик потока 15. Реле уровня герконовое 17 позволяет контролировать уровень теплоносителя в баке. Термопреобразователь сопротивления 18 позволяет контролировать температуру теплоносителя. Кран шаровый 19 позволяет управлять движением теплоносителя. Электронасос 21 позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя.
На схеме гидравлической показан бак 16, из которого через первый кран 22 и первый фильтр 24 теплоноситель поступает на вход насоса 21. С выхода насоса теплоноситель поступает на первый тройник 31, где разделяется на 2 рукава (ветки) соединенные с устройством посредством быстроразъемных соединений 30. Быстроразъемные соединения подключены к первому теплообменнику 28 и второму теплообменнику 29. Первый и второй рукава снабжены первым 26 и вторым 27 датчикам потока, которые соединены со вторым тройником 32. С выхода второго тройника теплоноситель поступает на последовательно по потоку соединенные второй кран 23, второй фильтр 25, радиатор 8, бак 16.
Общее устройство:
Установка представляет собой радиатор охлаждения с расширительным баком, вентилятором для охлаждения радиатора и электронасосом для перекачивания теплоносителя (охлаждающей жидкости). В качестве теплоносителя предусматривается вода производственно-технического назначения (кроме морской) и смеси воды с пропиленгликолем (пропиленгликоля не более 40%) марка смеси «Комфорт», CAS 57-55-6, ТУ 2422-112-05757618-2002. Температура вспышки и температура самовоспламенения теплоносителя более 2000 С.
При наличии требований к составу теплоносителя на оборудовании, подключенному к данной установке, использовать теплоноситель, удовлетворяющий этим требованиям для применяемого оборудования. Гидравлическая схема установки рисунок 3.
1.3.2. Коробка вводная
Коробка вводная располагается с левой стороны установки УХВ и имеет два отделения: отделение ввода питания и отделение искробезопасных цепей.
На вводной коробке имеются кабельные ввода для ввода кабеля питания и кабеля подключения искробезопасных цепей, а также снаружи и внутри установки отделение закрывается двумя крышками, имеющими таблички с предупреждающей надписью «Предупреждение. Открывать, отключив от сети» и двумя крышками синего цвета для отделения ИЦ, имеющими с внутренней стороны табличку со схемой подключения.
Отделение ввода питания имеет силовые контактные зажимы для подключения кабеля питания двигателей вентилятора и электронасоса.
Отделение искробезопасных цепей имеет установленный на левой стенке клеммный терминал, к которому подключены кабели от реле уровня РУГ, датчиков потока и термопреобразователя сопротивления.
Принцип работы
В установке, подключенной к охлаждаемому оборудованию через патрубки поз. 6 (Рис. 2) (при помощи рукавов высокого давления) в результате работы насоса с взрывозащищенным электродвигателем циркулирует охлаждающая жидкость. При прохождении контура жидкость охлаждается в радиаторе, обдуваемом вентилятором. Вентилятор и насос установки УХВ могут включаться в работу периодически, когда оборудованию требуется охлаждение (в зависимости от алгоритма работы пускорегулирующего устройства, управляющего установкой). Для заливки охлаждающей жидкости в баке установки предусмотрена горловина (поз.2, Рис. 2), с установленным фильтром грубой очистки, из выхода с бака и во входе в установку также имеются сетчатые муфтовые фильтра. Снижение уровня охлаждающей жидкости ниже минимального уровня должно приводить к отключению как охлаждаемого оборудования, так и самой установки УХВ, для чего реле уровня (поз.17, Рис. 3) должно быть включено в цепь отключения оборудования и пусковой аппаратуры, управляющей станцией. С помощью термопреобразователя сопротивления контролируется температура охлаждающей жидкости, поступающей из радиатора поз. 8 (Рис. 2) в бак поз. 16 (Рис. 2). С помощью датчика потока поз. 15 (Рис. 2) контролируется расход жидкости, устанавливается величина расхода минимального потока, это позволяет не допустить работу охлаждаемого оборудования при перегреве и работу насоса установки на «сухом ходу».
Взаимосвязь элементов и внешние связи
Питание установки осуществляется от шахтной трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью линейным напряжением 380/660 или 660/1140В, частотой 50 Гц. Подключение электродвигателей к электросети должно производиться с использованием пускозащитной аппаратуры в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах», а также требований руководства по эксплуатации на электродвигатели.
2. СРЕДСТВА ВЗРЫВОЗАЩИТЫ
Маркировка взрывозащиты установки - I Мb с b X.
Степень механической прочности оболочки установки - высокая.
Степень защиты, обеспечиваемая проточной частью установки УХВ - IP66, со стороны поступления воздуха через вентиляционные отверстия решетки закрывающей лопасти вентилятора внешнего теплообменника - IP20, степень защиты электродвигателей: насоса, вентилятора внешнего теплообменника, а так же коробка вводная рудничная взрывобезопасная и коробка рудничная искробезопасных цепей - IP54.
Максимальная температура наружной поверхности оболочки при максимальной температуре окружающей среды 85°С; температура внутренних частей не превышает 150°С.
Электростатическая искробезопасность установки обеспечивается ограничением площади поверхности смотровых окон и других неметаллических частей оболочки, а также изготовлением лопаток крыльчатки вентилятора из полиамида с антистатическим покрытием. Фрикционная искробезопасность установки обеспечивается отсутствием наружных частей оболочки из легких сплавов.
Взрывобезопасность установки обеспечивается видом взрывозащиты «защита конструкционной безопасностью «c» и «контроль источника воспламенения «b» по ГОСТ 31441.5-2011; соблюдением общих технических требований к неэлектрическому оборудованию по ГОСТ 31441.1-2011; применением встраиваемого серийно изготавливаемого взрывозащищенного электрооборудования. Все встроенные взрывозащищенные установки сторонних производителей имеют сертификаты соответствия ТР ТС.
Максимальные входные искробезопасные параметры искрозащиты:
Реле уровня герконовое РУГ-1-Ex-Г-01 ЮВМА.400770.002ТУ с маркировкой взрывозащиты РО Ex ia I Ma: Ui :24В; Ii :100мA; Pi :2Вт; Li :1мкГн; Ci :0,2нФ.
Измерительный прибор DAK  с маркировкой взрывозащиты РО Ex ia I Ma:
Ui :24В; Ii :1A; Сi и Li не учитываются.
Термопреобразователь сопротивления ТСПТ- EXiРО 101-027-Pt100-B3-C10-8-100 ТУ 4211-003-10854341-2013 с маркировкой взрывозащиты РО Ex ia I Ma:
Ii :0,5мA; Сi и Li пренебрежимо мало.
Знак «Х» в маркировке обозначает специальные условия применения, которые должны обеспечиваться потребителем:
1. Работа без подключения реле уровня РУГ-1-Ex-Г-01 в цепь отключения пусковой аппаратуры запрещена.
2. Работа без подключения измерительного прибора DAK запрещена.
3. Диапазон температуры окружающей среды от +1°С до +35°С.
4. При подключении искробезопасных цепей должны соблюдаться требования п.2.2 настоящего РЭ. При подключении искробезопасных цепей к устройству должны соблюдаться условия: Uо≤Ui; Iо≤Ii; Со≥Ск+Сi; Lо≥Lк+Li, где Ск и Lк - емкость и индуктивность соединительных кабелей. Подключение искробезопасных цепей должно производиться при отключенном питании.
5. К искробезопасным цепям реле уровня могут подключаться искробезопасные цепи уровня "ia" с соблюдением требований ГОСТ Р МЭК 60079-25 и эксплуатационной документации. Кабели искробезопасных цепей должны соответствовать требованиям ГОСТ Р МЭК 60079-25 и относиться к типу А. Получившаяся искробезопасная система должна быть сертифицирована в установленном порядке.
6. Регулярная чистка движущихся и нагретых поверхностей - не реже 1 раза в неделю.
7. Расстояние от установки до стен монтажной камеры с боковых сторон и со стороны притока воздуха должно бать не менее 0,5 м, со стороны выхода воздуха (со стороны радиатора), не менее 1,5м. Расстояние до кровли - не менее 0,5м.
8. Смешивание теплоносителя, воды производственно-технического назначения и раствора пропилен гликоля, производить на поверхности.
9. Заполнять бак через сетчатый фильтр, предусмотренный в баке.
10. Контролировать целостность патрубков в установке.
11. Контролировать зазор между лопастями и диффузором не реже 1 раза в месяц.
12. Контролировать уровень шума и вибрации.
13. Контролировать наличие пружинных шайб и стопорных пластин на рабочем колесе. Не реже одного раза в неделю проверять крепления электрического насоса ЦМК, электродвигателя АИУ 90 и электродвигателя АИМУР (ВРА).
Технический результат - повышение надежности и эффективности работы установки охлаждающей достигается тем, что появляется возможность подключить несколько теплообменников, контролируя поток через каждый теплообменник, что позволяет наиболее оптимально осуществить теплоотбор без увеличения количества насосов, радиаторов, корпусов и т.д.
Промышленная применимость. Предлагаемая установка холодильная взрывобезопасная может быть выполнена с помощью известных технологий и применяться для охлаждения электрических и неэлектрических машин и механизмов, имеющих внутренний контур жидкостного охлаждения, применяться на подземных участках шахт, а также в тех частях наземных установок таких шахт, которые могут подвергнуться опасности взрыва в результате воздействия рудничного газа и/или горючей пыли.