防爆叉車的選擇

文/宋志偉 張偉剛 王澤華

防爆叉車的選擇

文/宋志偉 張偉剛 王澤華

本文通過對防爆區(qū)域的選擇，防爆型式、防爆安全方式的分析，介紹了目前市場上常用的防爆方式，為客戶正確地選擇防爆叉車指明方向。

防爆；叉車；選擇

1.前言

隨著石油、化工、輕紡、火藥、天然氣、采礦、制藥、油漆等行業(yè)的不斷發(fā)展，易爆危險品的加工、使用、裝卸和儲存也日益增加。在這些場所作業(yè)過程中，有可能甚至不可避免地會出現(xiàn)易燃易爆物質(zhì)的散發(fā)、集聚、外溢和泄露等危險，從而使周圍的某些區(qū)域形成爆炸性環(huán)境。內(nèi)燃或蓄電池車輛在可燃爆炸性環(huán)境作業(yè)過程中，可能會因火花、靜電、過熱等因素導(dǎo)致引燃或引爆事故。因此正確的選擇防爆裝卸搬運機械設(shè)備關(guān)乎到企業(yè)的生產(chǎn)安全［1］。

2.防爆區(qū)域

根據(jù)國家防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》和《爆炸性環(huán)境用工業(yè)車輛防爆技術(shù)通則》規(guī)定，爆炸性危險環(huán)境按爆炸物質(zhì)的性質(zhì)可分成氣體爆炸性危險環(huán)境、粉塵爆炸性危險環(huán)境和爆炸品爆炸危險場所。根據(jù)出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間，爆炸性氣體危險環(huán)境可劃分成為三個等級，爆炸性粉塵危險環(huán)境可劃分成兩個等級，如表1.1所示。

根據(jù)爆炸性危險氣體可能引爆的最小火花能量，我國及世界上大部分國家和地區(qū)將爆炸性氣體分為四個危險等級，見表1.2。

爆炸品爆炸危險場所按其危險程度大小分為三個等級［2］：

I級場所：技術(shù)處理黑火藥、煙火藥、電火花感度高的炸藥、電火工品、電發(fā)火彈藥的場所和存放無金屬外殼的火炸藥及其制品的庫房與危險品的庫房。

表 1.1 爆炸性危險環(huán)境的等級

表 1.2 爆炸性氣體危險等級劃分

II級場所：技術(shù)處理電火花感度低的火炸藥和存放有鐵皮密封容器的黑火藥、煙火藥、發(fā)射藥和庫房及存放電發(fā)火彈藥的庫房。

III級場所：除I、II級場所外的各種彈藥庫房和鐵路專用裝卸站臺。

3.防爆型式及其措施

防爆方法對危險環(huán)境的適用性根據(jù)國家的標(biāo)準(zhǔn)可分為以下幾種方式：（見表1.3）

本質(zhì)安全型是指從電路的能量上加以限制，使電路無論在正常工作中或發(fā)生短路、斷路的故障狀態(tài)時，所產(chǎn)生的火花、電弧都不足以引燃易燃易爆氣體，且所產(chǎn)生的溫度不足以使易燃易爆物自燃。

結(jié)構(gòu)防爆型是指在結(jié)構(gòu)上用隔離措施把電路和周圍環(huán)境隔絕。結(jié)構(gòu)防爆的常見形式有：隔爆型、增安型、正壓型、充油型、充砂型、澆封型等形式。

目前用于防爆叉車的防爆形式主要是隔爆型，其原理是：將設(shè)備在正常運行時，能產(chǎn)生火花電弧的部件置于隔爆外殼內(nèi)，隔爆外殼能承受內(nèi)部的爆炸壓力而不致?lián)p壞，并能保證內(nèi)部的火焰氣體通過間隙傳播時，降低能量，不足以引爆殼外的氣體。

4.防爆叉車引燃源的產(chǎn)生

叉車引燃、引爆源的表現(xiàn)形式與各類型叉車所采用的系統(tǒng)方案有關(guān)，但存在的引燃、引爆源基本一致，主要有以下幾個方面：

（1）電氣和機械設(shè)備的高溫表面：叉車在長時間工作時，各運轉(zhuǎn)部件運動（如液壓式電動叉車的電動機運轉(zhuǎn)和油液流動；蹄式制動器的剎車制動）會導(dǎo)致叉車的某一部位表面的溫度升高；

（2）電機、電氣元器件及電控裝置（包括電源、開關(guān)、燈、喇叭、接線等）工作時，可能產(chǎn)生的電弧或火花；

（3）叉車運動部件工作時，相互間的摩擦或碰撞可能產(chǎn)生的靜電或火花。

5.采取的防爆安全措施

防爆安全措施就是針對上述引燃（爆）源，在設(shè)計制造上采取相應(yīng)的措施，消除、控制引燃（爆）源，從而達(dá)到整車防爆特性的目的。

（1）主動防護(hù)和被動防爆

在防爆系統(tǒng)設(shè)計中采用主動防護(hù)和被動防爆相結(jié)合的多級防爆措施，以有效提高整機的防爆智能化程度和防爆可靠性。

主動防護(hù)就是在整機防爆系統(tǒng)中設(shè)置有絕緣監(jiān)控系統(tǒng)、熱保護(hù)系統(tǒng)和過載保護(hù)系統(tǒng)等一系列智能化的控制系統(tǒng)，在叉車發(fā)生危險前，就能自動對叉車進(jìn)行控制，達(dá)到防患于未然的目的。

被動防爆就是將所有的電氣設(shè)備設(shè)計成隔爆型、增安型、本安型或特殊型等防爆型式。采用這些防爆型式，即使在叉車發(fā)生故障或發(fā)生危險時，可以保證叉車的故障不會引起周圍環(huán)境的點燃或爆炸。

（2）交流單電機防爆［3］

目前國內(nèi)外的蓄電池叉車普遍采用三電機或雙電機方案，即行走、轉(zhuǎn)向和工作裝置各自分別用一臺電機進(jìn)行驅(qū)動，或者轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和工作機構(gòu)通過轉(zhuǎn)向優(yōu)先共用一臺電機、行走系統(tǒng)由另一臺電機單獨驅(qū)動。這兩種驅(qū)動方式的特點是傳動系統(tǒng)設(shè)計簡潔、機械傳動方式、傳動效率高、技術(shù)成熟。而單電機替代三電機、液壓調(diào)速替代電調(diào)速，PLC控制替代繼電器控制使叉車減少50%的電器部分可以有效地減少防爆點，有利于提高整機的防爆安全性。

表1.3 防爆型式及其措施

（3）機械火花的控制防爆

防爆叉車的旋轉(zhuǎn)部件或其它運動部件應(yīng)保證具有足夠的間隙，以確保運轉(zhuǎn)中不因刮擦、干涉而產(chǎn)生火花。同時在設(shè)計時要考慮在易產(chǎn)生危險火花部位采用特殊無火花材質(zhì)，避免有相對運動機械零部件之間的撞擊和摩擦以實現(xiàn)防爆。防爆叉車在正常運行時，考慮到設(shè)計容差，旋轉(zhuǎn)部件和其他部件之間的間隙設(shè)計為運動部件最大直徑的至少1/100，并在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中采用以下準(zhǔn)則：對于發(fā)生摩擦或碰撞的旋轉(zhuǎn)部件或其他部件、設(shè)備外殼的材料不選用輕金屬合金；由于采用液壓方式制動避免了制動器類摩擦部件產(chǎn)生的火花；為了防止叉車作業(yè)時與地面、貨物碰撞或摩擦產(chǎn)生火花，叉車的貨叉及車體周圍全部采用包銅皮加銅套。

（4）電氣火花及表面高溫的控制防爆［4］

電氣火花通常采用隔爆型（d）、增安型（e）、本安型（i）等隔爆措施來實現(xiàn)防爆。防爆叉車運行時各部件表面溫度不應(yīng)超過其標(biāo)識的組別溫度，對溫升較高部件如電機、液壓泵采取溫度傳感器控制保護(hù)，當(dāng)溫度接近最高允許使用溫度時，自動控制叉車停止運行。在溫度控制方面，設(shè)有電機表面溫度傳感器，設(shè)置兩級監(jiān)控，在叉車達(dá)到第一級設(shè)定溫度時，叉車自動限制功率運行，達(dá)到第二級設(shè)定溫度時，叉車停止運行。在過載保護(hù)方面，電氣主回路設(shè)有電流傳感器，當(dāng)回路電流達(dá)到設(shè)定值時，自動限制功率運行。電氣線路還設(shè)有絕緣監(jiān)測功能，及時預(yù)警絕緣不良故障，預(yù)防短路事故。叉車整機的電氣連接采用橡膠護(hù)套電纜，電纜不允許直接連接，如果必須連接或者分路時，設(shè)置了防爆接線盒，接頭的連接全部在防爆盒內(nèi)進(jìn)行，電纜不留裸露部分，連線無中間接頭；在易發(fā)生機械損傷部位的電纜采取了防機械損傷的保護(hù)措施；電纜引入裝置采用了彈簧密封圈或者填料進(jìn)行密封；電氣部件外殼上多余的電纜入孔采用符合出廠要求的封堵件進(jìn)行了封堵。

（5）靜電火花防爆

防爆叉車的金屬件均連接在車架上，車輛輪胎、傳動皮帶采用低電阻值的特殊橡膠材料制造，以確保車輛接地，避免靜電荷積聚。叉車上所有大于100cm2的金屬部件都連接到車架上，以保持電位平衡。為了防止靜電電荷積累，叉車上所有的金屬部件都對地保持了良好的導(dǎo)電性，叉車上所有的金屬部件對地電阻均不大于106Ω。為防止靜電集聚，叉車的輪胎采用抗靜電型，以便將車體上可能產(chǎn)生的靜電導(dǎo)入地下，車輪輪胎的表面電阻在相對濕度為50%時不大于109Ω，在相對濕度為30%時不大于1011Ω。叉車所有采用的油漆涂料不得含有輕金屬粉塵［5］。

漏電信號的檢測是從外殼拾取的。當(dāng)電路上有漏電，或電源的正負(fù)極任意一極與外殼碰上短路時，馬上就會指示漏電，并使叉車停止工作。只有當(dāng)排除故障并復(fù)位后，叉車才能正常運行。

（6）其他防爆安全措施

防爆叉車可根據(jù)用戶工作環(huán)境中的爆炸性氣體，設(shè)置氣體濃度控制，當(dāng)氣體濃度達(dá)到其爆炸下限濃度（LEL）的10%時，報警裝置就會聲光報警，當(dāng)氣體濃度進(jìn)一步上升，達(dá)到其爆炸下限濃度（LEL）的25%時，就會使叉車停機，并在停機后設(shè)定的時間內(nèi)無法再起動，以確保萬無一失［6］。

6.小結(jié)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，防爆車輛廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、輕紡、軍工、油漆、顏料、煤炭等工業(yè)部門及港口、鐵路、貨場、倉庫等含有爆炸性混合物的場所進(jìn)行裝卸、堆碼和搬運作業(yè)。與國外相比目前我國叉車生產(chǎn)中還存在一定的差距，部分產(chǎn)品安全性能及環(huán)衛(wèi)指標(biāo)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品可靠性差，早期故障率高；主要作業(yè)性能不穩(wěn)定（如最大起升速度）：專用叉車的研發(fā)能力不足，缺乏根據(jù)不同裝卸對象、不同工作條件進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)研制等等。本文通過對防爆區(qū)域的選擇、防爆型式、防爆安全方式的分析，介紹了目前市場上常用的防爆方式，為客戶正確的選擇防爆叉車指明方向。

（作者單位：江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院泰州分院）

［1］劉毅松.防爆叉車的應(yīng)用［J］.物流技術(shù)與應(yīng)用，2004，9（3）：65～67.

［2］杜煒灝.淺談爆炸性物質(zhì)場所與防爆技術(shù)在叉車上的應(yīng)用［J］.特種設(shè)備安全技術(shù)，2012（6）：58～60.

［3］韓繼峰.防爆及防爆叉車的技術(shù)特點［J］.叉車技術(shù)，2007（3）：5～8

［4］蔣健，高飛.論蓄電池防爆叉車的防爆技術(shù)［J］.科技信息，2013，（15）：83.

［5］陳瑞.淺談爆炸危險場所搬運設(shè)備（叉車）的防爆安全性［J］.電氣防爆，2006，（2）：20～22.

［6］張寶富，穆希輝，杜峰坡等.蓄電池叉車電氣防爆關(guān)鍵技術(shù)［J］.起重運輸機械，2009，（7）：28～30.