矿用移动救生舱计算书.doc

JSY-12/K(Y)救生舱计算说明书

JSY-12/K(Y)救生舱
计 算 说 明 书

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目 录
一、 设计参数要求 3
二、 设计计算书 4
1、 救生舱容量及长度计算 4
1.1标准要求 4
1.2设计计算 4
1.3 计算结果 5
2、氧气供应量计算 5
2.1、标准要求 5
2.2设计计算 5
2.3 计算结果 6
3、空气净化装置计算 6
3.1 标准要求 6
3.2 设计计算 6
4、空调系统的冷量计算 7
4.1 标准要求 7
4.2设计计算 8
5、生存保障配备 8
6、备用蓄电池容量计算 8

JSC-12/K(Y)救生舱各部件系统计算书
一、 设计参数要求
项 目
参数
额定人数，人
12
额定防护时间，h
≥96
抗冲击力，MPa
≥1.5
抗爆炸冲击力，MPa
≥2
瞬间耐高温能力(≤0.2S)，℃
1200
舱外持续耐高温能力，℃
≥55
舱内持续温度，℃
≤33±2
舱内持续湿度
≤85%
最大耐水压能力，MPa
0.1
人均占有容积m3
1.0
舱内正压力Pa
200-300
供电电压V
380/660/1140
舱内设备启动时间S
≤20
舱内O2含量 %
18.5～23.0
舱内CO2含量 %
<1.0
舱内CO含量 %
≤24X10-6
舱内CH4含量 %
≤1.0

二、 设计计算书
设计原则及依据
参照：
《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215—2005
《煤矿安全规程》2010年版
《防治煤与瓦斯突出规定》2009年版
《矿山救护规程》2009年版
国家煤矿安全监察局《煤矿井下避难所试点建设基本要求》（煤安监司办2010第9号）
国家安全监管总局国家煤矿安监局关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大 系统”的通知》（安监总煤装〔2010〕146号）
《矿用可移动式救生舱通用技术条件》草稿
相关技术研究文献资料。
1、 救生舱容量及长度计算
1.1标准要求：
生存舱：1m3/人，过渡舱：不小于1.6 m3
1.2设计计算：
救生舱模块设计，每节长0.8m 高1.8m 宽1.4m 容积为1.5 m3；冰柜体积：1.428 m3，2排座椅体积：0.9 m3，6个气体瓶0.34 m3；12人，按照1.2倍余量计算
S1(过渡舱m3)=2*1.5=3 模块节数 n1=2 长度L1=2*0.8=1.6m
S2(生存舱m3)=12*1*1.2=12.12
S3(设备舱m3)=1.5 n3=1 L3=0.8m
生存舱S2=1.5*n2-0.9-1.428=12.12 m3 n2=9.632节
考虑人员就位时打开过渡舱与生存舱舱门，可增加生存舱空间，过渡舱为2节模块，考虑气体钢瓶所占空间尺寸，生存舱所需模块节数n2=（12.12+0.9+1.428+0.34）/1.5-2=7.85，选择8节
L2=8*0.8=6.4m。
1.3 计算结果
救生舱长度L=L1+L2+L3=8.8 m 模块数量n=11节
2、氧气供应量计算
2.1、标准要求
外压风供氧：速量应不小于每人2.5L/min，连续噪声应不大于70dB(A),出口压力应不大于0.2MPa
压缩氧供氧：人均耗氧量0.3L/min
2.2设计计算
外接压风进口压为0.7mp，出口压力0.2mp。压风机进入舱内应加装消音器、过滤器、减压阀、压力传感器、控制阀门，控制阀门为手动和电动并联控制。进气流量=12*1.2*2.5L/min=36 L/min=2.16 m3/h，流速取2m/s；查表得：管道直径d=20mm。
40L压缩氧气瓶，内部压力为13.5-15mp（取15mp计算），储存氧量（按0.1mp）=40L*150=6000 升；
12人单位耗氧量=12*1.2*0.3L/min=259.2L/h=0.26 m3/h
12人96小时耗氧量（1.2倍余量）=12*1.2*96*60*0.3=24883升，所需氧气瓶数量=24883/6000=4.1,
2.3 计算结果
医用40L氧气瓶为4个；配备ZYX45(45min) 隔绝式压缩氧自救器12*1.5=18个
3、空气净化装置计算
3.1 标准要求：
舱内空气中的有害气体 CH4≤1.0%；CO2<1.0% ；CO ≤24X10-6
3.2 设计计算
3.2.1压缩空气用量计算
在舱门入口处有20个出风口，对进入的人员吹出压缩空气，保证舱内正压并清除有害气体（洗气），每人约10s，出风压力0.2mp，每个出风口流量为2.5L/min/。
用外接压风系统洗气：仓门内侧安有洗气开关，按压后电磁阀动作，洗气完毕按压开关，停止洗气。
舱内压缩空气洗气：选用容积40L，内部压力14.5mp的压缩空气瓶，压缩空气容量为5800升（0.1mp）。
洗气用压缩空气=12*1.2*2.5/60*10*20=120升
后备保证舱内大于200p—300p
计算结果：配40L压缩空气钢瓶2个用于后备正压气体保护及清洗有害气体并可用于补充空气中的氮气。
4.3.2 CO2吸附剂用量
参考文献北京科技大学“2010.10期煤矿安全《矿用救生舱二氧化碳净化装置研究》栗倩，金龙哲”；吸附材料为碱石灰（16.5kg桶装），经中船重工718研究所实验，12人115小时吸附CO2重量为 160KG、共需10桶；循环风机800 m3/h，风压0.7mp。
4.3.3 CO吸附剂用量
参考文献北京科技大学“2010.08期煤矿安全《矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析》栗倩，金龙哲等”人体一氧化碳代谢速率0.25x106/h，每人一昼夜产生一氧化碳15mg。经中船重工718研究所实验，选用CO吸附剂重量3KG总够满足吸附12人115小时排除的 CO.
4、空调系统的冷量计算
4.1 标准要求
舱体瞬间（≤0.2S）环境温度1200℃条件下，壳体无开裂、变形等；持续环境温度55℃条件下，舱内温度不大于33℃±2℃
4.2设计计算
参考文献北京科技大学“2010.08期煤矿安全《矿用救生舱热防护性能研究》汪声，金龙哲等”。保温采用钢板内层衬陶瓷棉、聚氯乙烯板做龙骨，填充陶瓷棉，内层敷设不锈钢板。连接结构为“断桥铝”结构。为减少热传导，密封门开启结构去掉了同轴结构。参照北京科技大学的实验数据，选用南阳一通防爆电气集团生产的ZSK-4.0/380防爆空调装置。
5、生存保障配备
按标准要求：食品配备不少于2000kJ/人.天，饮用水不少于0.5L/人.天。
食品选用军用压缩饼干：1912 kJ /100g (每包)
压缩饼干总需求量=12*1.2*4*2000/1912=60.25包
应用水为桶装矿泉水=12*1.2*4*0.5=28.8升
救生舱配备急救箱、苏生器、工具箱、人体排泄物收集处理装置等设施设备。
6、备用蓄电池容量计算
在电力缺失时，备用电池应承担舱内外监控仪表及空气循环风机的能源供给。
主控系统为我公司开发的专用控制系统，采集8路传感器数据，实现舱内压力、温度、氧气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体含量的检测，并且具有报警设置功能，根据采集的数据，控制外部压风系统进气阀的启动与停止，控制循环风机的启停。整个主控板电流控制在150mA以内（12V供电）。风机
24V，1Ah的蓄电池供电13小时，96小时需要电池容量为24V，至少8Ah的蓄电池。选用南昌煤矿机械设备厂KDW660/18B矿用隔爆兼本安不间断电源，工作电压：交流660V/380V，50Hz,额定功率：≤80W。电池型号规格：OT7-12型免维护铅酸蓄电池，2节串联，每节容量为12V/7Ah