防爆叉車的防爆形式和措施

江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院泰州分院 / 宋志偉 徐俊華 孔佶磊 張偉剛

防爆叉車的防爆形式和措施

江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院泰州分院 / 宋志偉 徐俊華 孔佶磊 張偉剛

能否正確地選擇防爆叉車以及采取適當?shù)姆辣胧芮嘘P乎到企業(yè)的生產(chǎn)安全。本文針對防爆叉車以及防爆措施的選擇，著重介紹了防爆區(qū)域的辨識、主要防爆形式、目前市場上常用的防爆措施，為企業(yè)正確地選擇防爆叉車、針對性地采取防爆措施指明了方向。

生產(chǎn)安全、防爆叉車、防爆形式、防保措施

隨著石油、化工、輕紡、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、裝卸和儲存等延伸領域也在快速增長。在具體作業(yè)過程中，難免會出現(xiàn)易燃易爆物質(zhì)的散發(fā)、外溢和泄露等危險狀況，從而使周圍的某些區(qū)域形成爆炸性環(huán)境。內(nèi)燃或蓄電池叉車在易燃或易爆炸性環(huán)境中作業(yè)，可能會因火花、靜電、過熱等因素導致爆炸性事故。因此，能否正確地選擇防爆叉車以及采取適當?shù)姆辣胧?，密切關乎到企業(yè)的生產(chǎn)安全。

一、防爆區(qū)域的辨識

根據(jù)國家防爆電氣設備標準《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備》和《爆炸性環(huán)境用工業(yè)車輛防爆技術通則》的有關規(guī)定，爆炸性危險環(huán)境按爆炸物質(zhì)的性質(zhì)可分成爆炸性氣體危險環(huán)境、爆炸性粉塵危險環(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所示。

表1 爆炸性危險環(huán)境的等級

爆炸性氣體危險等級主要根據(jù)可能引爆的最小火花能量來劃分。包括中國在內(nèi)的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2。

爆炸品爆炸危險場所按其危險程度大小分為三個等級：

I級場所：技術處理黑火藥、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。

II級場所：技術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、煙火藥的場所及存放電發(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。

表2 爆炸性氣體危險等級劃分

二、基本防爆形式

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。（見表3）

表3 防爆形式及措施

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)部的火焰氣體在通過間隙傳播時降低能量，不足以引爆殼外的氣體。

三、防爆安全措施

防爆安全措施就是在叉車設計制造時采取相應的措施，消除、控制引燃（爆）源，從而達到整車防爆特性的目的。

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，但存在的引燃、引爆源基本一致，主要有以下幾個方面：

電氣和機械設備的高溫表面：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）會導致叉車的某一部位表面溫度升高；

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

目前，抗肥胖的重要研究思路是抑制脂肪細胞增殖、前脂肪細胞的增殖與分化。在分化為脂肪細胞的過程中，細胞數(shù)量增多、體積增大以及脂肪增多[8]。分化的脂肪細胞在糖和脂的代謝中具有重要的作用[9]。脂肪堆積是肥胖發(fā)展的關鍵步驟，控制這一步驟將能有效控制肥胖的進展，而且肥胖病理生理的核心過程就是脂肪的過度沉積[9]。3T3-L1前脂肪細胞在體外誘導脂肪堆積[11-12]，分化為成熟的脂肪細胞，是目前國際上公認的研究脂肪沉積過程的細胞株，被廣泛用于藥物抗肥胖活性機制研究[13]。

叉車運動部件工作時，相互間的摩擦或碰撞可能產(chǎn)生靜電或火花。

針對上述叉車引燃、引爆源，可采取的防爆安全措施如下：

1.主動防護和被動防爆

在防爆系統(tǒng)設計中采用主動防護和被動防爆相結(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。

主動防護就是在整機防爆系統(tǒng)中設置絕緣監(jiān)控系統(tǒng)、熱保護系統(tǒng)和過載保護系統(tǒng)等一系列智能化控制系統(tǒng)，在發(fā)生危險前就能自動對叉車進行控制，達到防患于未然的目的。

被動防爆就是將所有的電氣設備設計成隔爆型、增安型、本安型或特殊型等防爆形式。采用這些防爆形式，即使在叉車發(fā)生故障或危險時，也可以保證周圍環(huán)境不會發(fā)生爆炸事故。

2.交流單電機防爆

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)向和工作裝置分別用一臺電機進行驅(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)動方式的共同特點是均采用機械傳動，傳動系統(tǒng)設計簡潔，傳動效率高，技術成熟。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，能夠使叉車減少50%的電器部件，可以有效地減少防爆點，有利于提高整機的防爆安全性。

3.機械火花的控制防爆

應保證防爆叉車的旋轉(zhuǎn)部件或其它運動部件之間具有足夠的間隙，以確保各部件運轉(zhuǎn)中不因刮擦而產(chǎn)生火花。同時在設計時要考慮到，在易產(chǎn)生危險火花部位采用特殊材質(zhì)，避免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，考慮到設計容差，旋轉(zhuǎn)部件和其他部件之間的間隙設計為運動部件最大直徑的至少1%，并在機械結(jié)構(gòu)的設計中采用了以下準則：對于發(fā)生摩擦或碰撞的旋轉(zhuǎn)部件或其他部件、設備外殼的材料不選用輕金屬合金；采用液壓方式制動，避免制動器摩擦部件產(chǎn)生火花；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包銅皮、加銅套。

4.電氣火花及表面高溫的控制防爆

電氣火花通常采用隔爆型、增安型、本安型等隔爆措施來實現(xiàn)防爆。防爆叉車運行時，各部件表面溫度不應超過其標識的組別溫度，對溫升較高部件如電機、液壓泵等采用溫度傳感器來控制保護，當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，設有電機表面溫度傳感器，設置兩級監(jiān)控，當叉車達到第一級設定溫度時，叉車自動限制功率運行，達到第二級設定溫度時，叉車停止運行。在過載保護方面，電氣主回路設有電流傳感器，當回路電流達到設定值時，自動限制功率運行。電氣線路還設有絕緣監(jiān)測功能，及時預警，預防短路事故。叉車整機的電氣連接采用橡膠護套電纜，電纜不允許直接連接，如果必須連接或者分路時，要設置防爆接線盒，接頭的連接部位全部在防爆接線盒內(nèi)，電纜不留裸露部分；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措施；電纜引入裝置采用彈簧密封圈或者填料進行密封；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行封堵。

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，以確保車輛順利接地，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。為了防止靜電電荷集聚，叉車上所有的金屬部件都對地保持了良好的導電性，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。叉車采用的所有油漆涂料不得含有輕金屬粉塵。

漏電信號檢測也是一個有效的舉措。當電路上有漏電情況，或電源的正負極任意一極與叉車外殼碰上短路時，檢測系統(tǒng)馬上就會指示漏電，并使叉車停止工作。只有當排除故障并復位后，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置氣體濃度控制，當氣體濃度達到其爆炸下限濃度（LEL）的10%時，報警裝置就會發(fā)出聲光報警；當氣體濃度進一步上升，達到其爆炸下限濃度（LEL）的25%時，就會使叉車停機，并在停機后設定的時間內(nèi)無法再起動，以確保萬無一失。

四、結(jié)論

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，目前防爆叉車廣泛應用于石油、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行裝卸、堆碼和搬運作業(yè)。盡管如此，與發(fā)達國家相比，我國的防爆叉車生產(chǎn)還存在一定的差距，如部分產(chǎn)品安全性能及環(huán)衛(wèi)指標不能滿足標準要求，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)能力不足等。本文針對防爆叉車以及防爆措施的選擇問題，著重介紹了防爆區(qū)域的辨識、主要防爆形式、目前市場上常用的防爆措施，為企業(yè)正確地選擇防爆叉車、針對性地采取防爆措施指明了方向。