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GB/T 36522-2018 《分离机械用电气控制系统 通用技术要求》标准宣贯

时间:2018-10-19  |  浏览:2969


       国家标准GB/T 36522-2018 《分离机械用电气控制系统 通用技术要求》已经于2018年7月13日由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布(批准文号:国家标准委2018年第10号标准公告)。

       根据《国家标准管理办法》的规定,标准发布后应进行宣贯。现将标准的相关制定过程和制定依据以及部分条款的解释进行宣贯。

       宣贯内容如下:        

1、编制原则

      标准制定工作遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出”的原则,本标准制定与技术创新、试验验证、设备使用、产业推进、应用推广和自动化控制相结合,统筹推进。

2、标准主要内容的依据

主要内容:

      得益于电气控制系统(包括控制系统,监测装置和安全报警装置等)的加入,国内外厂家生产的过滤机、离心机、分离机以及过滤器等分离机械设备的自动化程度和安全性能均得到了较大的提升,产品的性能也得到了明显的进步。目前的分离机械厂家均普遍采用电气控制系统来为分离机械设备提供自动化和安全功能,使得电气控制系统成为分离机械必不可少的组成部分。

      本标准针对用于分离机械产品的电气控制系统,本标准规定了分离机械用电气控制系统的通用技术要求,包括电气控制系统的性能要求,安全性能和使用要求等。

      本标准适用于分离机械用电气控制系统,包括离心机、过滤机、分离机和过滤器产品中所采用的电气控制系统或单元。

编制依据:

      分离机械电气控制系统的设计、生产、调试、使用和维修,一直没有相应的国家标准为直接依据,虽然在此过程中应该按照GB 5226.1-2008《机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件》标准的内容执行,但该标准实用的范围广、针对性不强,并且随着用于自动化控制系统的新的电气元器件和设备的不断出现、而GB 5226.1-2008里未包含例如可编程序控制器、变频器和触摸屏等这些内容,这样必须要有相应的标准对这些电气元器件和设备的选型使用进行规定;另外,用户选用了分离机械设备后,在安装使用和维修过程中,也没有具体相应标准来执行。

       所以本标准在编制的过程中,搜集咨询了国内外主要分离机械生产厂家的生产产品的电气控制设计原理和配套元器件与设备选用情况等资料,确定了本标准的内容。具体如下:

4章 基本要求:

       本章主要规定了电气控制系统的设计原则,该原则主要从电气控制系统应采取本质安全设计,不应具备或产生危险方面进行了规定。

      本章还规定了电气控制系统中电气设备、电气元器件和电线电缆的选用规范,确保所选材料应符合GB 7251.1《低压成套开关设备和控制设备 第1部分:总则》和GB 7251.2 《低压成套开关设备和控制设备 第2部分:成套电力开关和控制设备》的要求。这两个标准规定了电气设备和电气元器件等在设计、制造和选用时应遵循的要求。

4.3条规定了系统和分离机械所用电源应符合设计要求,即需要根据实际情况进行电源的选择,必要时应采用变压器。

4.4条针对分离机械产品在实际使用中,常常会处于易燃易爆,潮湿,高温以及腐蚀性环境下,这对于电气控制系统提出了特殊的要求,本条规定了在这些环境下,电气控制系统应该遵循的各项规定,确保电气控制系统能够正常运转。

4.5条提出了电气设备在运输贮存时的一些注意事项,主要是为了防止搬运贮存的不规范,导致电气设备的损坏和失效。从易于搬运,长时间极端环境下的运输等,以及一些大型控制柜的拆装和运输要求。

4.6条主要规定了安装时供方应该提供的一些图纸和文件,确保安装的正确。

5章 安全防护

       第5章从安全防护角度对电气系统提出了要求,主要包括了电击防护、设备防护(针对分离机械规定了超过工作限值的保护)和分离机械动作联锁保护等。

5.1条电击防护,根据GB 5226.1-2008标准第6章的规定,电气设备在设计制造时,应具备防止人身遭受电击的能力或措施。本条还规定了电气设备的接地,明确了应可靠接地,且应有接地标记。

       由于大多控制设备所用电源为弱电压电源,因此,在给这些设备(比如PLC模块,传感器模块等)供电时,应该通过隔离变压器进行供电,且隔离变压器需要次级不接地,这样可以保证及时这些设备存在漏电等故障,也不会对人身产生危险。

同样,在潮湿和腐蚀性环境下使用的控制用电气设备,为了避免人身触电危险,应该采用安全电压。

5.2条设备防护,本条从电流,电动机的过载,异常温度,电源终端或电压降落,超限值,接地保护,抗干扰,机械动作的联锁等方面进行了要求。具体如下:

        过电流保护:1、动力电路如果电流超过允许值,会导致电气设备的损坏,因此需要在每相带电导线上安装断路器,避免过电流导致的危险。2、控制电路对于交流供电和直流供电,都应安装断路器,防止过电流。3、制造厂对于变压器的使用,会要求设置过电流保护,因此,每个变压器的回路都应安装断路器。4、对于过电流保护器件(例如断路器),其安装位置应考虑电流流经导线的载流容量,为防止过电流对电气设备(有时低载流导线也会因为过电流而烧毁)的损坏,断路器应安装在电流有高载流容量向低载流容量减小处(例如同类型导线由粗变细处),如果导线载流容量减小处与连接过电流保护器处之间的导线长度不大于3m,可以不遵循此要求。5、过电流保护器的设定,在设计电气系统设计时,电流允许值包含了除来自电源的电流外,还包括附加电流。其值应满足系统电气元件运行的额定电流值。

       电动机的过载保护:分离机械产品普遍采用电动机,且大都功率超过0.5kW,在分离机械设备实际运转过程中,往往会发生电动机过载发热的情况,因此,对于电动机,需要提供过载保护。

       异常温度的保护:控制柜和安装在分离机械设备上的电气元件,有些对于温度有着特殊的要求,因此,为了防止因为温度过高导致元件损坏,需要提供装置或措施保证元器件工作环境温度的正常,以确保元器件的正常工作。对于安装制动电阻的控制柜,由于电阻的发热量较大,因此为了避免其他元器件的损坏,控制柜也需要提供散热装置或措施,条件允许的话,建议提供温度检测装置,以便随时监控温度的变化,防止危险的发生。

      电源中断或电压降落随后复原的保护:电源中断或电压降落,会引起设备损坏、生产停顿,甚至导致危险情况的发生。

超过工作限值的保护:分离机械产品在运转过程中,对于运转部件的运转速度、整机的振动烈度、壳体的压力、温度温升和位移都提出了要求。因此,需要电气控制系统提供这些参数的监控和报警功能。

       对于运转速度和振动烈度,需要设置允许值,并实时检测,超限提供报警。

       离心机产品在易燃易爆场合需要进行充惰性气体保护,因此需要对离心机壳体内的压力进行监测,设置超低压和超高压限值,并有超限报警。过滤机产品有加压过滤机和真空过滤机,也需要提供相应的压力监测和报警功能。

      某些分离机械产品如过滤洗涤干燥过滤机,离心机等一些需要保温或干燥的机型,对于温度和温升都有着要求。因此,规定了电气控制系统应该有温度的监测和报警功能,必要时还应该提供相应的联锁控制功能。

      立式隔膜压滤机、带式压榨过滤机和带式真空过滤机等过滤机产品存在行走带,长时间运转可能会产生垂直运转方向的位置偏移,这种偏移可能造成跑料,滤带或橡胶带和机体摩擦而损坏。基于此,规定了电气控制系统应提供相应的位移监测和报警功能。

接地保护:出于安全考虑,分离机械产品在出厂和交付使用前,应对分类机械设备和电气设备进行接地检查,确保接地保护可靠有效。

       设备运转方向:分离机械中,例如离心机、分离机、部分过滤机[例如带洗涤功能的过滤机、带式过滤机、旋转加压(真空)过滤机等]的旋转方向是有规定的,运转方向的改变会造成生产停顿,影响产品质量,甚至机械设备损坏产生威胁。因此,在设备出厂、安装交付使用以及检修重新起动时,应该对运转方向进行确认,避免产生逆向运转。

       抗干扰保护:电气控制系统中的信号线容易受到强电流电线电缆的干扰,因此为了保证控制系统各设备的正常使用,系统在设计时,应考虑以下几点:1、信号线应该抗干扰的屏蔽多绞线;2、强电电缆和弱电电缆应分别走线,如果无法避免,电缆之间距离应不小于200mm。3、如果在保证上述两点的情况下,还存在干扰,则需要对屏蔽层进行工作接地。

      分离机械动作联锁保护:分离机械产品根据机型的不同,有各种机械动作,如离心机过滤机机盖的开合,离心机刮刀的动作,压滤机拉板机构的运行和压紧装置的运行,旋转过滤机的旋转动作,为了保证分离机械产品功能的正常运行,需要电气控制系统(特别是全自动运行的分离机械设备)具有联锁保护功能。另外,对于分离机械产品各种机械性能参数的监测和报警也需要各种运转动作联锁,防止产生危险和损坏。本条针对其中一些具有代表性离心机和过滤机的进行了规定。

6章 电气控制柜

       由于电气控制柜是属于分离机械电气控制系统的最重要、最复杂部分,作为单独一章节进行编制。充分结合了目前分离机械设备制造厂设计、生产的电气控制柜的情况。

       规定了电气控制柜基本的设计制造要求,GB 5226.1-2008标准中对电气控制柜有的规定本标准也应遵循。此外,鉴于分离机械产品的特点和应用场合的要求,对于电气控制柜的防护等级、防爆等级、抗电磁干扰、人体工程学以及安装要求都做出了要求。

6.2防护等级:防护等级应该按照GB 4208-2008的规定执行,分离机械用电气控制柜的防护等级应符合标准规定的IP2X或IPXXB的规定。同时电气控制柜应该能防止外界固体物和液体侵入(某些分离机械使用现场可能出现固体或液体溅出的情况)。

6.3柜体 本条对下列几点进行了规定:1、柜体的机械性能和物理化学性能;2、对于安装有高发热元器件,应保证良好的散热条件,例如变频器和制动电阻,且制动电阻最好应单独布置;3、柜体的设计应便于元器件的安装、使用和维护,例如某些大型柜体,前后安装元器件,则需要前后都有柜门;4、某些情况下,需要在柜体上加工安装孔,这些安装孔可能会降低柜体的防护等级,因此,需要采取措施进行弥补。

6.4 元器件成组或隔离 1、出于抗干扰的考虑,强弱电元器件应该分开成组布置安装,这样可以减少强电流对弱电元器件的信号干扰,保证系统的正常使用;2、同类型的元器件应该成组集中布置,对于动力电路,控制电路以及由外部电源馈电的控制电路应该单独成组布置,这样便于使用和维护。

6.5 电缆的布置 电缆的颜色分类应该按照相关的国家标准执行,电缆布置时应按照动力电缆、控制电缆、PLC电源电缆等分类区分布置,布线时应避免强电对弱电的信号干扰。同时,出于使用维护方便的要求,电缆走向需要清晰,并且要正确完整标示端子号码管。

6.6 PLC(可编程序控制器),PLC是控制系统的核心,所有的控制动作命令都有PLC发出,因此PLC的安装和使用必须按照制造商提供的使用说明书进行,同时,基于分离机械产品的特点,还需要注意几点:抗干扰,PLC需要远离动力电源,且距离应不小于200mm,信号线缆采用屏蔽双绞线;人体工程学的考虑,便于操作和维护;由于可能出现的外部接线短路,因此,PLC的电源、输入输出回路都需要安装断路器,并且断路器的安装也需要符合本标准相关条款的要求;此外,对于可能出现的过载,超电压,必须严格禁止将超过PLC荷载的电压加到PLC各输出端。

6.7 触摸屏 本条规定了触摸屏安装的人体工程学原则,输入电压和通讯方式的选择。

6.8 变频器 本条在规定需要按照制造商提供的说明书使用变频器外,还规定了几点:频器的发热量较大,需要远离易受干扰的元器件(例如PLC),并且散热条件也要良好;输入电压标准;抗干扰;漏电保护;如果改变接线的规定;根据分离机械产品的要求,对于最高运行频率和旋转方向的设置应该符合本标准5.2.5.1条和5.2.7条的规定。

6.9 制动电阻 制动电阻的制动原理是在切断电动机的动力电源后,利用转鼓等旋转部件的转动惯性使定子绕组产生电流,将电流通过制动电阻发热将电能变成热能,从而达到将动能消耗掉的目的,基于这个原理而成的制动电阻可以有效的对分离机械旋转部件进行制动。

       基于制动电阻的特性,制动电阻的布置需要考虑其发热量大的特点,应该避免其对其他元器件产生影响,良好的散热条件和必要的降温措施都是设计部门应该考虑的(可以根据需要选择某种方式来达到,如风扇,增大内部空间等)。

7章 现场操作箱和安装在分离机械设备上的控制器件设备

      有时候,根据用户的要求或者现场操作的需要,会在现场设置一个现场操作箱方便及时对分离机械产品进行操作。这些操作箱首先必须符合相关标准的规定,同时其安装位置和安装要求也需要满足一下几点要求:安装位置应该可以方便、及时、可靠的进行操作;同时,对于便携式和悬挂式操作盒,应该避免在受到冲击和振动后而产生误动作的可能。

       对于易燃易爆场合,结合实际应用情况,按照GB 4208和GB 3836.1的规定执行。

       根据使用目的的不同,本章按照仪器仪表、传感器、按钮、指示灯和闪烁灯、触摸屏、急停器件和防爆操作箱分开进行要求。

现场仪器仪表和传感器由于分离机械应用场合多是易燃易爆,以及高温潮湿和腐蚀性介质,因此,设计和选择是需要考虑这些因素;还需要考虑壳体内部的压力和高温对于这些元器件的影响;分类机械设备尤其是离心机、分离机产品,由于机器本身的高速旋转,容易产生振动,因此,振动对于元器件的影响也需要进行考虑;仪器仪表以及传感器的量程应大于被测设备的极限值,且被测值应在量程的二分之一到三分之二处。

       按钮、指示灯和闪烁灯以及触摸屏等显示操作器应该遵循GB 5226.1第10章的相关条款的规定。

       急停器件,分离机械产品存在高速旋转设备以及一些带压工作设备,因此,在出现意外情况或危险情况时,需要现场造作人员采取紧急制动操作来避免更大的危险产生。急停器件的布置和选择应该确保在上述情况发生时,操作人员可以快速准确的对分离机械设备采取急停。本条规定了急停器件的安装位置、型式和颜色应该遵循的几点要求。

       防爆操作箱,按照GB 3836.1-2010的规定。选择防爆操作箱时,应选择符合标准的产品,防爆等级和防护等级应根据实际情况进行选择。

8章 引入电源线端接法和切断开关

     本条主要规定了电源线的选择、布置、接法等。

     对于分离机械设备来说,其所采用的电气控制系统,建议连接到单一电源上。有时候,系统中的某些电气设备需要使用单独电压供电,为了防止出现错误导致危险的发生,这些电源线需要进行标示以区分。

      外部保护接地端子,针对需要连接外部保护接地系统或外部保护导线,连接端子需要就近布置。连接端子导线的尺寸需要根据GB 5226.1-2008的规定,为了便于本标准的适用,本标准将外部保护铜导线的最小截面积要求的表格引用过来(见本标准表1)。分离机械产品通常都是采用铜导线,非铜质导线基本不会用到,因此本标准对于非铜质导线没有做出规定。

       为了安全的需要,分离机械设备所采用控制柜的每个引入电源都应安装电源切断开关,这样可以在出现意外情况时切断控制系统的电源,减小损失和危险。对于切断开关我们希望其操作装置应该易于辨认和操作,可以及时切断开关。

9章 动力电路

       动力电路的设计和电气设备元器件的选用应该遵循相关标准的规定,并根据分离机械设备电动机等用电设备以及现场环境条件进行选择和布置。除此之外,还需要考虑以下几点:

       对于所用三相电压,应该在调试和每次送点后开机前要进行检查;

       电气控制系统中的变频器启停,远程模式用继电器或PLC控制、本地模式应通过手动操作变频器面板进行控制,不能通过断路器和接触器来控制启停,这样直接切断上述控制设备的电源的做法,很可能会造成设备的损坏,甚至分离机械设备因为控制系统的断电而发生危险。

       此外,端子的连接应该牢固可靠,防止因为松动导致发热而发生危险。

10章 控制电路和控制功能

       控制电路采用交流电源供电时,如果产生漏电等故障时,会对设备和操作人员造成损伤,同时,交流电源会对其他信号线等元器件产生干扰,基于此,我们要求此处应该采用隔离变压器进行供电。

       为了保证控制电路能够正确运行,控制电路的电压标称值应与之协调一致;并且,根据GB 5226.1-2008的要求,如果电路采用变压器供电,其标称电压不能超过277V。还应按照5.2.1.2的要求配备过电流保护。

       控制系统的控制功能应该简洁使用,安全可靠,不能产生误动作。控制系统的起动功能应该在确保分离机械设备具备开机条件后才能产生作用,这样是为了避免造成危险和设备损坏。

       分离机械设备的停止功能可以根据需要分为两类,0类是切断运转设备的动力源,运转设备惯性停止运转;1类是将运转设备的动能转化为热能或电能以达到制动的目的。

       控制系统的运行控制功能应该响应及时,准确有效的执行预期设计的动作,且联锁控制也应可靠有效,这些在实际运行前应确保。某些场合,还应根据实际情况可以将(联动)自动控制系统转换成单动控制。

       根据本标准5.2.5的要求,控制系统在分离机械参数超过允许值时,应该可以及时有效的作出预期响应(包括报警和执行其它动作)。

       同时,控制系统还需要考虑不同工作和相反运动间的联锁,防止造成如下的一些危险:

       所有接触器、继电器和机械控制单元的其它控制器件同时动作会带来危险时(如起动相反运动),应进行联锁防止不正确的工作。

控制电动机换向的接触器和变频器控制应联锁(如控制电动机的旋转方向),使得在正常使用中切换时不会发生短路和不正确的动作。

       控制其它电气执行机构的换向应联锁(如油缸和气缸的运动方向、阀门的开闭),使得在正常使用中切换时不会发生短路和不正确的动作。

      采用PLC控制的系统,对于单动程序、联动(自动)程序和分离机械设备维护程序,应该互相联锁,防止因为误启动而造成人员受伤或设备受损。各机械动作之间如果有必要也需要进行联锁,某些机械动作如果同时动作也会产生危险。

       失效情况的控制功能 分离机械设备在实际工作中,受到信号干扰等其它因素可能会出现失效的情况,因此,需要采取措施以减少因失效造成的风险。应该按照10.3的规定来避免和减少这些情况造成的危险。针对离心机和过滤机的不同特点,对于高速旋转设备和带压壳体设备应根据实际情况选择断电或通过控制系统来执行。

      另外,接地保护电路如果发生故障,应确保不会带来设备的起动运转或妨碍设备运转这些情况。

11章 导线电缆和配线技术 

      应遵循GB 5226.1-2008第12、13章的规定进行。这两张对于导线电缆和配线技术进行了详细的规定,符合分离机械电气控制系统的需求,本章不再赘述,直接引用即可。

12章 操控与维护

       分离机械产品很多都是高速运转设备(如离心机、分离机,最高转速达到上万转每分钟)或者带压力工作设备(如加压过滤机和厢式板框压滤机),因此,配套的电气控制系统操作人员必须经过专门的培训才能上岗操作。同时,在进行操作之前,必须确保系统具备必要的安全功能和保护措施,这些功能和措施必须符合GB 5226.1-2008的相关条款以及本标准第5章和第10章相关条款的规定。包括机械设备的意外停止、起动停止、紧急情况下的操作(急停、紧急断开)以及相关设备运行状态的显示。

分离机械设备的维修

       分离机械设备维修包括机械设备维修和电气控制系统的维修,维修过程中首先需要保证维修人员的安全和设备的安全。因此,在维修过程中,电气设备不允许出现误启动,机械运转不应有误动作。设计者和维护人员必须严格按照维修说明和产品使用说明书进行。针对这点,本标准按照维修准备、机械部分维护(停机检查和断电、机械零部件的拆卸、装配、试车)、电气部分维护、元器件的检查、维修和更换、试车这些方面进行了规定,确保在维修过程中不能产生危险,经维修后的分流机械设备以及电气控制系统可以正常、安全的运行。

13章 主要规定了一些标记、警告标志和辅助参照代号,通过这些标记,可以增强机械设备和电气控制系统的安全性,便于设备的安装、操作和维护。

14章 规定了为了安装、操作和维护相应的分离机械设备,应该随该电气设备提供的资料。

主要试验(或验证)的分析、综述报告,技术经济论证,预期的经济效果

       本标准为分离机械用电气控制系统通用技术要求,属于分离机械领域电气控制标准,为分离机械产业的发展提供电气控制设计依据,促进分离机械的发展和进步。

       本标准在编制过程中,参考了涉及电气控制系统的相关国家标准,并广泛征求了分离机械生产厂家和电气设备制造厂家的意见,根据分离机械产品在实际安装、运行和维护过程的情况,在符合相关国家标准的情况下,考虑本行业的技术发展水平,科学、细致地规定了分离机械设备所用电气控制系统应该遵循的各类要求。

       分离机械广泛应用于我国食品、医药、化工、冶金、采矿、环保、石化和饮料等行业领域。与过滤机相比,离心机有着价格低、占地面积小,自动化程度高等优点,因此深受各行各业客户的青睐。截至2016年底,我国离心机制造企业总数已经超过千家,离心机行业总产值达到数百亿,离心机产品出口到欧美、俄罗斯、东南亚、印度等国家和地区。

       随着技术的进步,应用于分离机械设备的电气控制系统及其零部件的技术水平也得到了显著提升。同时,随着分离机械使用者对分离机械产品自动化程度的要求越来越高,以及对分离机械产品安全性能的要求越来越高,应用于分离机械的电气控制系统产品也越来越多。一些低端的需要人工来进行滤渣卸料等操作的机型逐渐被淘汰,相反,很多可以提供自动卸料,自动滤布清洗,循环工作的分离机械设备受到了用户的欢迎。而这些设备全部需要配套电气控制系统,电气控制系统成为分离机械不可或缺的重要组成部分。但是,很多电气产品对于分离机械的需求存在着选型问题,不能完全适应分离机械产品的性能需求和工作环境的要求。也因此,需要对应用于分离机械产品的电气产品的性能和质量提出适用于分离机械产品的要求和性能。

        本标准的制定,对于促进我国分离机械产品的自动化程度的提升、质量和技术水平的提高,以及市场竞争力的提高都有着重要的意义。同时,对于用户行业减少对人力的需求,提升企业自动化水平,特别是涉及安全和食药品行业的卫生,都有着积极的作用。

      标准正文(扫描版): GB/T 36522-2018 《分离机械用电气控制系统 通用技术要求》  该PDF文件仅供学习,请勿用作商业用途。

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