露天礦山電動輪汽車火災事故的原因與特點分析

王志文

(江西銅業集團公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

露天礦山電動輪汽車火災事故的原因與特點分析

王志文

(江西銅業集團公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

火災事故對電動輪汽車來說是危害最大、發生率較高的事故形式,直接影響和危害著駕駛員的人身安全、企業形象和經濟效益。根據多年的生產實踐,對電動輪汽車火災事故的原因和特點進行了分析,并對事故等級進行了劃分,確定了現場滅火和撲救的一般方式。

電動輪汽車;火災事故;設備管理

電動輪汽車是大型露天礦山的主要采礦設備之一,擔負著采區的運輸任務,具有技術先進、機動性強、作業條件差、連續作業時間長、機臺數量多、管理難度大等特點。近年來,國內外露天礦山不斷發生電動輪汽車火災事故,由于事故部位、等級和撲救難度的不同,造成的事故損失也不同,輕者燒壞部分部件造成停機檢修,重者使整機燒毀而報廢,這不僅給企業的生產管理增加了難度,而且會帶來巨大的經濟損失和不良的社會影響。因此,加強電動輪汽車的火災事故管理,對火災事故的原因進行分析,制定和采取有效的預防措施,將火災事故消除在設備故障和事故萌芽狀態,從而避免火災事故發生,具有重大的現實意義。

1 電動輪汽車上可燃物和著火源分析

火災的實質是燃燒失去控制。燃燒是可燃物與氧化劑作用發生的放熱反應,它包含三個要素:可燃物、氧化劑和著火源,燃燒的條件是可燃物與氧化劑作用并達到一定的比例,同時與足夠能量和溫度的著火源作用。因此要防火和控火,首先就必須對設備上的可燃物和著火源進行分析。

1.1 電動輪汽車上的可燃物分析

電動輪汽車的可燃物主要有:各種油料(柴油、發動機機油、液壓油、齒輪油、黃油)、各種橡膠件(進氣系統和冷卻系統管路的連接皮套、輪馬達和電氣柜的通風管、各種膠管、電纜、線束、輪胎、密封圈等)、油漆、駕駛室內裝飾物、外來物(布巾、面紗頭、木板、紙張等)等。

1.2 電動輪汽車的著火源分析

電動輪汽車的著火源主要有:發動機運轉狀態下的高溫區:渦輪增壓器、排氣歧管、消音器和排氣管;半液壓制動狀態下或活塞發卡時的制動器;電制動狀態下的電阻柵;行駛狀態下的輪馬達;因線束磨破搭鐵、主電纜的電纜頭炸或接觸器觸頭分離等原因產生的電火花;線束或板件短路、電纜頭接觸不良、燈光過載等原因產生的過熱;出現“熱剝離”的輪胎;其它(如機械摩擦產生的高溫和火星、排氣管噴出火星、檢修火源等)。

2 電動輪汽車火災事故的機理分析

引起電動輪汽車發生火災事故的原因很多,但主要有設備原因、工作(點檢、保養、修理)質量原因、備件質量原因、操作原因、環境原因等等,以下重點對設備原因引起的火災事故進行分析。

2.1 發動機故障引起的火災

(1)渦輪增壓器故障。因發動機進氣系統進灰或缸蓋氣門頭斷,造成渦輪增壓器的葉輪損壞或斷裂而破壞轉子的動平衡,使轉子油封損壞,引起發動機機油同時進入進、排氣系統。燃燒不完全的柴油或機油進入排氣管道進行二次燃燒,使排氣管道溫度急劇上升,高溫油液從排氣管道的接口縫隙外流起火。這時高溫油液還有可能滴落到設備的其它部位上,引起柴油管、液壓油管或通風管起火,使火勢迅速蔓延,底特律149發動機發生這種情況對電動輪汽車來說是最危險的,因為發動機很可能發生“飛車”而不能熄火,使火災的撲救十分困難,甚至會引起整車起火。

(2)發動機機油外泄。渦輪增壓器的進油管或外部其它帶壓的機油管有砂眼、油封破損或不耐高溫時;發動機因“拉缸”、活塞頭打穿等故障使曲軸箱壓力升高,機油沖出搖臂罩墊子或加機油口蓋子時;發動機因故障造成機體打破或發動機機體上的堵頭、蓋板不密封時;發動機搖臂罩墊子或其它密封不密封時,這些情況都會很容易使機油噴射或飄灑到發動機高溫區等著火源上,引起火災。

(3)柴油外泄。發動機燃油歧管或接頭破損以及風馬達潤滑柴油管磨破,使帶壓的柴油噴射到發動機高溫區引起火災。

(4)高溫廢氣外泄。因排氣歧管或排氣管斷裂以及排氣管因下沉或移位而磨破造成高溫廢氣外泄,引起可燃物起火。

2.2 液壓系統故障引起的火災

(1)液壓油外泄。電動輪汽車采用全液壓的轉向、制動和舉升系統,工作壓力高到15～21MPa左右。一旦油管油封破損,液壓軟管磨破或炸開,液壓鋼管和油管接頭有砂眼、磨破或斷裂以及堵頭沖脫,都會使高壓的液壓油成霧狀噴射到發動機的高溫區,引起火災。因液壓油噴射的范圍大,如果發動機不能及時熄火或撲救不及時,造成的火災損失會很大。

(2)制動系統故障。液壓油不夠、系統壓力低、系統控制線路或液壓閥件故障、制動器故障以及檢修后空氣排放不徹底等原因,都會造成制動裝置自動投入“抱閘”狀態或制動不釋放、制動活塞不回位等現象。電動輪汽車在這些情況下行駛,制動器與制動盤由于機械摩擦產生高溫,會損壞制動器活塞的油封,使液壓油外泄到高溫的制動盤上引起火災。燃燒的液壓油一旦蔓延到輪胎上,會引起輪胎起火,如果撲救不及時或輪胎氣管不能及時燒斷放氣,很可能引起輪胎爆炸,對周圍人員的危害很大。

2.3 電氣故障引起的火災

(1)輪馬達故障。輪馬達轉子因內軸承碎、槽簽或銅條甩出散架、定子線圈松動而造成“掃膛”產生高溫;轉子“拉弧”或連接線短路擊穿油管;過載或大電流引起高溫,這些都可能引起輪馬達內的可燃物起火。

(2)電阻柵冷卻風機故障。電阻柵冷卻風機由于外部控制電路或自身原因不工作,使電阻柵片在電制動狀態下得不到有效冷卻,造成電阻柵內部的溫度很高,引起油漆等可燃物起火。

(3)電纜、線束故障。主發電機引出線電纜頭連接處松動“過熱”,可使包扎在電纜頭外部的橡膠皮和其它可燃物起火;駕駛室、電控柜、腳箱和后橋殼內的低壓線路搭鐵、短路、冒火也可引起可燃物起火。

(4)燈光故障。因燈光功率過大、保險失效,使燈光繼電器或繼電器印刷電路板過流、高溫而起火。

2.4 前輪轂故障引起的火災

前輪轂軸承因碎裂或軸向間隙太大,破壞了前輪轂的滾動軌跡,使前制動盤與前制動器產生機械摩擦和高溫,損壞前制動器的油封,使液壓油外泄到高溫的制動盤上引起火災。

2.5 輪胎原因引起的火災

由于輪胎的制造、使用(氣壓、載荷、車速和環境溫度等)或選型不當等原因,在輪胎胎體內部的橡膠與鋼絲結合部位產生摩擦和熱量,造成局部胎溫上升和脫層、鼓泡現象,當局部胎溫上升到一定程度,高溫、高壓氣體就會沖破橡膠層,向外釋放熱量或冒火星而引起火災。由于前輪載荷相對較大,所以這種情況多發生在前輪。

2.6 設備其它原因引起的火災

轉向儲能器固定卡箍或轉向高壓濾清器的固定螺栓脫落,造成油管或接頭斷裂,使高壓油噴射到排氣管上,引起火災;630E電動輪汽車大梁的穩定桿銷軸斷,大梁尾部倒向一側,使后懸掛外缸筒磨到4#或5#輪胎內側,如果車輛繼續行駛,就很容易產生高溫,引起輪胎外表面和后部的黃油管起火。

根據對2003～2008年電動輪汽車發生的83起大大小小火災事故的跟蹤,主要原因見表1。

3 電動輪汽車火災事故的一般性特點分析

根據對以上83起火災事故的分析,電動輪汽車的火災事故有以下特點:

3.1 火災的季節特點

火災以高溫季節的6～8月份和天干物燥的11月份居多,見表2。

3.2 火災的時段特點

火災多發生在中班,見表3。中班具有以下特點:設備的作業時間長、設備效率高;環境氣溫高;作業條件好,車速相對較快;早班檢修質量存在的缺陷在中班得到最早、最直接的反應。

3.3 火災的易發部位

火災多發生在發動機(含排氣管)、后輪(含輪胎和輪馬達)和前輪(含輪胎和前輪轂)等高溫區,分別占32.5%、26.5%和13.3%,合計占總數的72.3%,見表4。

表1 火災事故起火原因統計

表2 火災事故發生月分統計

表3 火災時段統計

3.4 火災與設備、人的因素關系

設備老化失修、計劃檢修安排不及時或不合理造成設備故障從而引發火災占45.8%;設計(選型)不合理和備件質量原因引起火災占37.4%;由于人的因素造成工作(點檢、保養、修理)質量不到位引起火災占15.7%,見表5。

3.5 火災與設備的關系

投產12年以上的設備發生火災占61.5%(其中17年以上的設備占38.6%,12年的設備占22.9%);投產7～9年的設備發生火災占36.2%(除去渦輪增壓器和前輪轂軸承因質量原因13起外,則占20.5%);新設備占2.4%,見表6。

表4 火災事故易發部位統計

配置底特律149發動機和GE776輪馬達的設備由于使用年限久、老化嚴重,配置低、安全裝置不完備,發動機和輪馬達適應不了作業條件等原因,火災事故發生率高,占61.5%;R-190由于設計(選型)不合理、管網與線束布置不合理和備件質量等原因,火災事故發生率也較高,占30.1%。

4 火災事故的危害等級和處理方式

根據火災的危害程度、撲救難度、損失大小等因素,可將電動輪汽車火災事故的危害等級分為4級:1級(最嚴重)、2級(嚴重)、3級(較嚴重)、4級(一般)。可根據火災事故的危害等級和火災部位,選擇滅火和撲救方式(見表7)。

表5 火災事故致火因素統計

表6 起火原因與設備型號的關系

表7 火災事故危害等級劃分及其滅火、撲救方式

續表7

5 結 語

電動輪汽車火災事故管理的關鍵是要分析原因、總結經驗、找出規律、制定措施,建立長效機制,以便對火災事故進行有效的預防和控制,達到避免或減少事故發生,降低事故等級,保證設備安全、高效運行的目的。

電動輪汽車火災事故的預防工作涉及到設備、備件、管理、制度、技術、人員素質等各方面,所以要做好這項工作,各部門都要加強管理和協調。

[1]鄭端文,劉海辰.消防安全技術[M].北京:化學工業出版社,2004年5月第一版.

2010-01-24)

王志文(1970-),男,工程師,主要從事礦山機械技術及管理工作。