防爆叉车的选择

文/宋志伟 张伟刚 王泽华

防爆叉车的选择

文/宋志伟 张伟刚 王泽华

本文通过对防爆区域的选择，防爆型式、防爆安全方式的分析，介绍了目前市场上常用的防爆方式，为客户正确地选择防爆叉车指明方向。

防爆；叉车；选择

1.前言

随着石油、化工、轻纺、火药、天然气、采矿、制药、油漆等行业的不断发展，易爆危险品的加工、使用、装卸和储存也日益增加。在这些场所作业过程中，有可能甚至不可避免地会出现易燃易爆物质的散发、集聚、外溢和泄露等危险，从而使周围的某些区域形成爆炸性环境。内燃或蓄电池车辆在可燃爆炸性环境作业过程中，可能会因火花、静电、过热等因素导致引燃或引爆事故。因此正确的选择防爆装卸搬运机械设备关乎到企业的生产安全［1］。

2.防爆区域

根据国家防爆电气设备标准《爆炸性气体环境用电气设备》和《爆炸性环境用工业车辆防爆技术通则》规定，爆炸性危险环境按爆炸物质的性质可分成气体爆炸性危险环境、粉尘爆炸性危险环境和爆炸品爆炸危险场所。根据出现的频繁程度和持续时间，爆炸性气体危险环境可划分成为三个等级，爆炸性粉尘危险环境可划分成两个等级，如表1.1所示。

根据爆炸性危险气体可能引爆的最小火花能量，我国及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分为四个危险等级，见表1.2。

爆炸品爆炸危险场所按其危险程度大小分为三个等级［2］：

I级场所：技术处理黑火药、烟火药、电火花感度高的炸药、电火工品、电发火弹药的场所和存放无金属外壳的火炸药及其制品的库房与危险品的库房。

表 1.1 爆炸性危险环境的等级

表 1.2 爆炸性气体危险等级划分

II级场所：技术处理电火花感度低的火炸药和存放有铁皮密封容器的黑火药、烟火药、发射药和库房及存放电发火弹药的库房。

III级场所：除I、II级场所外的各种弹药库房和铁路专用装卸站台。

3.防爆型式及其措施

防爆方法对危险环境的适用性根据国家的标准可分为以下几种方式：（见表1.3）

本质安全型是指从电路的能量上加以限制，使电路无论在正常工作中或发生短路、断路的故障状态时，所产生的火花、电弧都不足以引燃易燃易爆气体，且所产生的温度不足以使易燃易爆物自燃。

结构防爆型是指在结构上用隔离措施把电路和周围环境隔绝。结构防爆的常见形式有：隔爆型、增安型、正压型、充油型、充砂型、浇封型等形式。

目前用于防爆叉车的防爆形式主要是隔爆型，其原理是：将设备在正常运行时，能产生火花电弧的部件置于隔爆外壳内，隔爆外壳能承受内部的爆炸压力而不致损坏，并能保证内部的火焰气体通过间隙传播时，降低能量，不足以引爆壳外的气体。

4.防爆叉车引燃源的产生

叉车引燃、引爆源的表现形式与各类型叉车所采用的系统方案有关，但存在的引燃、引爆源基本一致，主要有以下几个方面：

（1）电气和机械设备的高温表面：叉车在长时间工作时，各运转部件运动（如液压式电动叉车的电动机运转和油液流动；蹄式制动器的刹车制动）会导致叉车的某一部位表面的温度升高；

（2）电机、电气元器件及电控装置（包括电源、开关、灯、喇叭、接线等）工作时，可能产生的电弧或火花；

（3）叉车运动部件工作时，相互间的摩擦或碰撞可能产生的静电或火花。

5.采取的防爆安全措施

防爆安全措施就是针对上述引燃（爆）源，在设计制造上采取相应的措施，消除、控制引燃（爆）源，从而达到整车防爆特性的目的。

（1）主动防护和被动防爆

在防爆系统设计中采用主动防护和被动防爆相结合的多级防爆措施，以有效提高整机的防爆智能化程度和防爆可靠性。

主动防护就是在整机防爆系统中设置有绝缘监控系统、热保护系统和过载保护系统等一系列智能化的控制系统，在叉车发生危险前，就能自动对叉车进行控制，达到防患于未然的目的。

被动防爆就是将所有的电气设备设计成隔爆型、增安型、本安型或特殊型等防爆型式。采用这些防爆型式，即使在叉车发生故障或发生危险时，可以保证叉车的故障不会引起周围环境的点燃或爆炸。

（2）交流单电机防爆［3］

目前国内外的蓄电池叉车普遍采用三电机或双电机方案，即行走、转向和工作装置各自分别用一台电机进行驱动，或者转向系统和工作机构通过转向优先共用一台电机、行走系统由另一台电机单独驱动。这两种驱动方式的特点是传动系统设计简洁、机械传动方式、传动效率高、技术成熟。而单电机替代三电机、液压调速替代电调速，PLC控制替代继电器控制使叉车减少50%的电器部分可以有效地减少防爆点，有利于提高整机的防爆安全性。

表1.3 防爆型式及其措施

（3）机械火花的控制防爆

防爆叉车的旋转部件或其它运动部件应保证具有足够的间隙，以确保运转中不因刮擦、干涉而产生火花。同时在设计时要考虑在易产生危险火花部位采用特殊无火花材质，避免有相对运动机械零部件之间的撞击和摩擦以实现防爆。防爆叉车在正常运行时，考虑到设计容差，旋转部件和其他部件之间的间隙设计为运动部件最大直径的至少1/100，并在机械结构的设计中采用以下准则：对于发生摩擦或碰撞的旋转部件或其他部件、设备外壳的材料不选用轻金属合金；由于采用液压方式制动避免了制动器类摩擦部件产生的火花；为了防止叉车作业时与地面、货物碰撞或摩擦产生火花，叉车的货叉及车体周围全部采用包铜皮加铜套。

（4）电气火花及表面高温的控制防爆［4］

电气火花通常采用隔爆型（d）、增安型（e）、本安型（i）等隔爆措施来实现防爆。防爆叉车运行时各部件表面温度不应超过其标识的组别温度，对温升较高部件如电机、液压泵采取温度传感器控制保护，当温度接近最高允许使用温度时，自动控制叉车停止运行。在温度控制方面，设有电机表面温度传感器，设置两级监控，在叉车达到第一级设定温度时，叉车自动限制功率运行，达到第二级设定温度时，叉车停止运行。在过载保护方面，电气主回路设有电流传感器，当回路电流达到设定值时，自动限制功率运行。电气线路还设有绝缘监测功能，及时预警绝缘不良故障，预防短路事故。叉车整机的电气连接采用橡胶护套电缆，电缆不允许直接连接，如果必须连接或者分路时，设置了防爆接线盒，接头的连接全部在防爆盒内进行，电缆不留裸露部分，连线无中间接头；在易发生机械损伤部位的电缆采取了防机械损伤的保护措施；电缆引入装置采用了弹簧密封圈或者填料进行密封；电气部件外壳上多余的电缆入孔采用符合出厂要求的封堵件进行了封堵。

（5）静电火花防爆

防爆叉车的金属件均连接在车架上，车辆轮胎、传动皮带采用低电阻值的特殊橡胶材料制造，以确保车辆接地，避免静电荷积聚。叉车上所有大于100cm2的金属部件都连接到车架上，以保持电位平衡。为了防止静电电荷积累，叉车上所有的金属部件都对地保持了良好的导电性，叉车上所有的金属部件对地电阻均不大于106Ω。为防止静电集聚，叉车的轮胎采用抗静电型，以便将车体上可能产生的静电导入地下，车轮轮胎的表面电阻在相对湿度为50%时不大于109Ω，在相对湿度为30%时不大于1011Ω。叉车所有采用的油漆涂料不得含有轻金属粉尘［5］。

漏电信号的检测是从外壳拾取的。当电路上有漏电，或电源的正负极任意一极与外壳碰上短路时，马上就会指示漏电，并使叉车停止工作。只有当排除故障并复位后，叉车才能正常运行。

（6）其他防爆安全措施

防爆叉车可根据用户工作环境中的爆炸性气体，设置气体浓度控制，当气体浓度达到其爆炸下限浓度（LEL）的10%时，报警装置就会声光报警，当气体浓度进一步上升，达到其爆炸下限浓度（LEL）的25%时，就会使叉车停机，并在停机后设定的时间内无法再起动，以确保万无一失［6］。

6.小结

随着国民经济的发展，防爆车辆广泛应用于石油、化工、制药、轻纺、军工、油漆、颜料、煤炭等工业部门及港口、铁路、货场、仓库等含有爆炸性混合物的场所进行装卸、堆码和搬运作业。与国外相比目前我国叉车生产中还存在一定的差距，部分产品安全性能及环卫指标不能满足标准要求，产品可靠性差，早期故障率高；主要作业性能不稳定（如最大起升速度）：专用叉车的研发能力不足，缺乏根据不同装卸对象、不同工作条件进行相应的开发研制等等。本文通过对防爆区域的选择、防爆型式、防爆安全方式的分析，介绍了目前市场上常用的防爆方式，为客户正确的选择防爆叉车指明方向。

（作者单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院）

［1］刘毅松.防爆叉车的应用［J］.物流技术与应用，2004，9（3）：65～67.

［2］杜炜灏.浅谈爆炸性物质场所与防爆技术在叉车上的应用［J］.特种设备安全技术，2012（6）：58～60.

［3］韩继峰.防爆及防爆叉车的技术特点［J］.叉车技术，2007（3）：5～8

［4］蒋健，高飞.论蓄电池防爆叉车的防爆技术［J］.科技信息，2013，（15）：83.

［5］陈瑞.浅谈爆炸危险场所搬运设备（叉车）的防爆安全性［J］.电气防爆，2006，（2）：20～22.

［6］张宝富，穆希辉，杜峰坡等.蓄电池叉车电气防爆关键技术［J］.起重运输机械，2009，（7）：28～30.