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(duì)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(chǎng)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(xiǎn)品的加工、使用、裝卸和儲(chǔ)存也日益增加。在這些場(chǎng)所作業(yè)過程中，有可能甚至不可避免地會(huì)出現(xiàn)易燃易爆物質(zhì)的散發(fā)、集聚、外溢和泄露等危險(xiǎn)，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(huì)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(yùn)機(jī)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(xiǎn)環(huán)境按爆炸物質(zhì)的性質(zhì)可分成氣體爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境、粉塵爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境和爆炸品爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所。根據(jù)出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境可劃分成為三個(gè)等級(jí)，爆炸性粉塵危險(xiǎn)環(huán)境可劃分成兩個(gè)等級(jí)，如表1.1所示。

根據(jù)爆炸性危險(xiǎn)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(gè)危險(xiǎn)等級(jí)，見表1.2。

爆炸品爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所按其危險(xiǎn)程度大小分為三個(gè)等級(jí)［2］：

I級(jí)場(chǎng)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(chǎng)所和存放無金屬外殼的火炸藥及其制品的庫房與危險(xiǎn)品的庫房。

表 1.1 爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境的等級(jí)

表 1.2 爆炸性氣體危險(xiǎn)等級(jí)劃分

II級(jí)場(chǎng)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(jí)場(chǎng)所：除I、II級(jí)場(chǎng)所外的各種彈藥庫房和鐵路專用裝卸站臺(tái)。

3.防爆型式及其措施

防爆方法對(duì)危險(xiǎn)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(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(shí)，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(gè)方面：

（1）電氣和機(jī)械設(shè)備的高溫表面：叉車在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，各運(yùn)轉(zhuǎn)部件運(yùn)動(dòng)（如液壓式電動(dòng)叉車的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和油液流動(dòng)；蹄式制動(dòng)器的剎車制動(dòng)）會(huì)導(dǎo)致叉車的某一部位表面的溫度升高；

（2）電機(jī)、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(shí)，可能產(chǎn)生的電弧或火花；

（3）叉車運(yùn)動(dòng)部件工作時(shí)，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(duì)上述引燃（爆）源，在設(shè)計(jì)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(dòng)防護(hù)和被動(dòng)防爆

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

主動(dòng)防護(hù)就是在整機(jī)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(xiǎn)前，就能自動(dòng)對(duì)叉車進(jìn)行控制，達(dá)到防患于未然的目的。

被動(dòng)防爆就是將所有的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)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(xiǎn)時(shí)，可以保證叉車的故障不會(huì)引起周圍環(huán)境的點(diǎn)燃或爆炸。

（2）交流單電機(jī)防爆［3］

目前國內(nèi)外的蓄電池叉車普遍采用三電機(jī)或雙電機(jī)方案，即行走、轉(zhuǎn)向和工作裝置各自分別用一臺(tái)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和工作機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)向優(yōu)先共用一臺(tái)電機(jī)、行走系統(tǒng)由另一臺(tái)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。這兩種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)是傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、機(jī)械傳動(dòng)方式、傳動(dòng)效率高、技術(shù)成熟。而單電機(jī)替代三電機(jī)、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(diǎn)，有利于提高整機(jī)的防爆安全性。

表1.3 防爆型式及其措施

（3）機(jī)械火花的控制防爆

防爆叉車的旋轉(zhuǎn)部件或其它運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)保證具有足夠的間隙，以確保運(yùn)轉(zhuǎn)中不因刮擦、干涉而產(chǎn)生火花。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮在易產(chǎn)生危險(xiǎn)火花部位采用特殊無火花材質(zhì)，避免有相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械零部件之間的撞擊和摩擦以實(shí)現(xiàn)防爆。防爆叉車在正常運(yùn)行時(shí)，考慮到設(shè)計(jì)容差，旋轉(zhuǎn)部件和其他部件之間的間隙設(shè)計(jì)為運(yùn)動(dòng)部件最大直徑的至少1/100，并在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中采用以下準(zhǔn)則：對(duì)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(dòng)避免了制動(dòng)器類摩擦部件產(chǎn)生的火花；為了防止叉車作業(yè)時(shí)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(shí)現(xiàn)防爆。防爆叉車運(yùn)行時(shí)各部件表面溫度不應(yīng)超過其標(biāo)識(shí)的組別溫度，對(duì)溫升較高部件如電機(jī)、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(shí)，自動(dòng)控制叉車停止運(yùn)行。在溫度控制方面，設(shè)有電機(jī)表面溫度傳感器，設(shè)置兩級(jí)監(jiān)控，在叉車達(dá)到第一級(jí)設(shè)定溫度時(shí)，叉車自動(dòng)限制功率運(yùn)行，達(dá)到第二級(jí)設(shè)定溫度時(shí)，叉車停止運(yùn)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(shí)，自動(dòng)限制功率運(yùn)行。電氣線路還設(shè)有絕緣監(jiān)測(cè)功能，及時(shí)預(yù)警絕緣不良故障，預(yù)防短路事故。叉車整機(jī)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(shí)，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(jī)械損傷部位的電纜采取了防機(jī)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(dòng)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(duì)地保持了良好的導(dǎo)電性，叉車上所有的金屬部件對(duì)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(duì)濕度為50%時(shí)不大于109Ω，在相對(duì)濕度為30%時(shí)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(hào)的檢測(cè)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(shí)，馬上就會(huì)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(yùn)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(shí)，報(bào)警裝置就會(huì)聲光報(bào)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(shí)，就會(huì)使叉車停機(jī)，并在停機(jī)后設(shè)定的時(shí)間內(nèi)無法再起動(dòng)，以確保萬無一失［6］。

6.小結(jié)

隨著國民經(jīng)濟(jì)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(chǎng)、倉庫等含有爆炸性混合物的場(chǎng)所進(jìn)行裝卸、堆碼和搬運(yùn)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(duì)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(duì)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(chǎng)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(yàn)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(chǎng)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(diǎn)［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(xiǎn)場(chǎng)所搬運(yùn)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(yùn)輸機(jī)械，2009，（7）：28～30.