露天矿山电动轮汽车火灾事故的原因与特点分析

王志文

(江西铜业集团公司德兴铜矿, 江西德兴市 334224)

露天矿山电动轮汽车火灾事故的原因与特点分析

王志文

(江西铜业集团公司德兴铜矿, 江西德兴市 334224)

火灾事故对电动轮汽车来说是危害最大、发生率较高的事故形式,直接影响和危害着驾驶员的人身安全、企业形象和经济效益。根据多年的生产实践,对电动轮汽车火灾事故的原因和特点进行了分析,并对事故等级进行了划分,确定了现场灭火和扑救的一般方式。

电动轮汽车;火灾事故;设备管理

电动轮汽车是大型露天矿山的主要采矿设备之一,担负着采区的运输任务,具有技术先进、机动性强、作业条件差、连续作业时间长、机台数量多、管理难度大等特点。近年来,国内外露天矿山不断发生电动轮汽车火灾事故,由于事故部位、等级和扑救难度的不同,造成的事故损失也不同,轻者烧坏部分部件造成停机检修,重者使整机烧毁而报废,这不仅给企业的生产管理增加了难度,而且会带来巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,加强电动轮汽车的火灾事故管理,对火灾事故的原因进行分析,制定和采取有效的预防措施,将火灾事故消除在设备故障和事故萌芽状态,从而避免火灾事故发生,具有重大的现实意义。

1 电动轮汽车上可燃物和着火源分析

火灾的实质是燃烧失去控制。燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,它包含三个要素:可燃物、氧化剂和着火源,燃烧的条件是可燃物与氧化剂作用并达到一定的比例,同时与足够能量和温度的着火源作用。因此要防火和控火,首先就必须对设备上的可燃物和着火源进行分析。

1.1 电动轮汽车上的可燃物分析

电动轮汽车的可燃物主要有:各种油料(柴油、发动机机油、液压油、齿轮油、黄油)、各种橡胶件(进气系统和冷却系统管路的连接皮套、轮马达和电气柜的通风管、各种胶管、电缆、线束、轮胎、密封圈等)、油漆、驾驶室内装饰物、外来物(布巾、面纱头、木板、纸张等)等。

1.2 电动轮汽车的着火源分析

电动轮汽车的着火源主要有:发动机运转状态下的高温区:涡轮增压器、排气歧管、消音器和排气管;半液压制动状态下或活塞发卡时的制动器;电制动状态下的电阻栅;行驶状态下的轮马达;因线束磨破搭铁、主电缆的电缆头炸或接触器触头分离等原因产生的电火花;线束或板件短路、电缆头接触不良、灯光过载等原因产生的过热;出现“热剥离”的轮胎;其它(如机械摩擦产生的高温和火星、排气管喷出火星、检修火源等)。

2 电动轮汽车火灾事故的机理分析

引起电动轮汽车发生火灾事故的原因很多,但主要有设备原因、工作(点检、保养、修理)质量原因、备件质量原因、操作原因、环境原因等等,以下重点对设备原因引起的火灾事故进行分析。

2.1 发动机故障引起的火灾

(1)涡轮增压器故障。因发动机进气系统进灰或缸盖气门头断,造成涡轮增压器的叶轮损坏或断裂而破坏转子的动平衡,使转子油封损坏,引起发动机机油同时进入进、排气系统。燃烧不完全的柴油或机油进入排气管道进行二次燃烧,使排气管道温度急剧上升,高温油液从排气管道的接口缝隙外流起火。这时高温油液还有可能滴落到设备的其它部位上,引起柴油管、液压油管或通风管起火,使火势迅速蔓延,底特律149发动机发生这种情况对电动轮汽车来说是最危险的,因为发动机很可能发生“飞车”而不能熄火,使火灾的扑救十分困难,甚至会引起整车起火。

(2)发动机机油外泄。涡轮增压器的进油管或外部其它带压的机油管有砂眼、油封破损或不耐高温时;发动机因“拉缸”、活塞头打穿等故障使曲轴箱压力升高,机油冲出摇臂罩垫子或加机油口盖子时;发动机因故障造成机体打破或发动机机体上的堵头、盖板不密封时;发动机摇臂罩垫子或其它密封不密封时,这些情况都会很容易使机油喷射或飘洒到发动机高温区等着火源上,引起火灾。

(3)柴油外泄。发动机燃油歧管或接头破损以及风马达润滑柴油管磨破,使带压的柴油喷射到发动机高温区引起火灾。

(4)高温废气外泄。因排气歧管或排气管断裂以及排气管因下沉或移位而磨破造成高温废气外泄,引起可燃物起火。

2.2 液压系统故障引起的火灾

(1)液压油外泄。电动轮汽车采用全液压的转向、制动和举升系统,工作压力高到15～21MPa左右。一旦油管油封破损,液压软管磨破或炸开,液压钢管和油管接头有砂眼、磨破或断裂以及堵头冲脱,都会使高压的液压油成雾状喷射到发动机的高温区,引起火灾。因液压油喷射的范围大,如果发动机不能及时熄火或扑救不及时,造成的火灾损失会很大。

(2)制动系统故障。液压油不够、系统压力低、系统控制线路或液压阀件故障、制动器故障以及检修后空气排放不彻底等原因,都会造成制动装置自动投入“抱闸”状态或制动不释放、制动活塞不回位等现象。电动轮汽车在这些情况下行驶,制动器与制动盘由于机械摩擦产生高温,会损坏制动器活塞的油封,使液压油外泄到高温的制动盘上引起火灾。燃烧的液压油一旦蔓延到轮胎上,会引起轮胎起火,如果扑救不及时或轮胎气管不能及时烧断放气,很可能引起轮胎爆炸,对周围人员的危害很大。

2.3 电气故障引起的火灾

(1)轮马达故障。轮马达转子因内轴承碎、槽签或铜条甩出散架、定子线圈松动而造成“扫膛”产生高温;转子“拉弧”或连接线短路击穿油管;过载或大电流引起高温,这些都可能引起轮马达内的可燃物起火。

(2)电阻栅冷却风机故障。电阻栅冷却风机由于外部控制电路或自身原因不工作,使电阻栅片在电制动状态下得不到有效冷却,造成电阻栅内部的温度很高,引起油漆等可燃物起火。

(3)电缆、线束故障。主发电机引出线电缆头连接处松动“过热”,可使包扎在电缆头外部的橡胶皮和其它可燃物起火;驾驶室、电控柜、脚箱和后桥壳内的低压线路搭铁、短路、冒火也可引起可燃物起火。

(4)灯光故障。因灯光功率过大、保险失效,使灯光继电器或继电器印刷电路板过流、高温而起火。

2.4 前轮毂故障引起的火灾

前轮毂轴承因碎裂或轴向间隙太大,破坏了前轮毂的滚动轨迹,使前制动盘与前制动器产生机械摩擦和高温,损坏前制动器的油封,使液压油外泄到高温的制动盘上引起火灾。

2.5 轮胎原因引起的火灾

由于轮胎的制造、使用(气压、载荷、车速和环境温度等)或选型不当等原因,在轮胎胎体内部的橡胶与钢丝结合部位产生摩擦和热量,造成局部胎温上升和脱层、鼓泡现象,当局部胎温上升到一定程度,高温、高压气体就会冲破橡胶层,向外释放热量或冒火星而引起火灾。由于前轮载荷相对较大,所以这种情况多发生在前轮。

2.6 设备其它原因引起的火灾

转向储能器固定卡箍或转向高压滤清器的固定螺栓脱落,造成油管或接头断裂,使高压油喷射到排气管上,引起火灾;630E电动轮汽车大梁的稳定杆销轴断,大梁尾部倒向一侧,使后悬挂外缸筒磨到4#或5#轮胎内侧,如果车辆继续行驶,就很容易产生高温,引起轮胎外表面和后部的黄油管起火。

根据对2003～2008年电动轮汽车发生的83起大大小小火灾事故的跟踪,主要原因见表1。

3 电动轮汽车火灾事故的一般性特点分析

根据对以上83起火灾事故的分析,电动轮汽车的火灾事故有以下特点:

3.1 火灾的季节特点

火灾以高温季节的6～8月份和天干物燥的11月份居多,见表2。

3.2 火灾的时段特点

火灾多发生在中班,见表3。中班具有以下特点:设备的作业时间长、设备效率高;环境气温高;作业条件好,车速相对较快;早班检修质量存在的缺陷在中班得到最早、最直接的反应。

3.3 火灾的易发部位

火灾多发生在发动机(含排气管)、后轮(含轮胎和轮马达)和前轮(含轮胎和前轮毂)等高温区,分别占32.5%、26.5%和13.3%,合计占总数的72.3%,见表4。

表1 火灾事故起火原因统计

表2 火灾事故发生月分统计

表3 火灾时段统计

3.4 火灾与设备、人的因素关系

设备老化失修、计划检修安排不及时或不合理造成设备故障从而引发火灾占45.8%;设计(选型)不合理和备件质量原因引起火灾占37.4%;由于人的因素造成工作(点检、保养、修理)质量不到位引起火灾占15.7%,见表5。

3.5 火灾与设备的关系

投产12年以上的设备发生火灾占61.5%(其中17年以上的设备占38.6%,12年的设备占22.9%);投产7～9年的设备发生火灾占36.2%(除去涡轮增压器和前轮毂轴承因质量原因13起外,则占20.5%);新设备占2.4%,见表6。

表4 火灾事故易发部位统计

配置底特律149发动机和GE776轮马达的设备由于使用年限久、老化严重,配置低、安全装置不完备,发动机和轮马达适应不了作业条件等原因,火灾事故发生率高,占61.5%;R-190由于设计(选型)不合理、管网与线束布置不合理和备件质量等原因,火灾事故发生率也较高,占30.1%。

4 火灾事故的危害等级和处理方式

根据火灾的危害程度、扑救难度、损失大小等因素,可将电动轮汽车火灾事故的危害等级分为4级:1级(最严重)、2级(严重)、3级(较严重)、4级(一般)。可根据火灾事故的危害等级和火灾部位,选择灭火和扑救方式(见表7)。

表5 火灾事故致火因素统计

表6 起火原因与设备型号的关系

表7 火灾事故危害等级划分及其灭火、扑救方式

续表7

5 结 语

电动轮汽车火灾事故管理的关键是要分析原因、总结经验、找出规律、制定措施,建立长效机制,以便对火灾事故进行有效的预防和控制,达到避免或减少事故发生,降低事故等级,保证设备安全、高效运行的目的。

电动轮汽车火灾事故的预防工作涉及到设备、备件、管理、制度、技术、人员素质等各方面,所以要做好这项工作,各部门都要加强管理和协调。

[1]郑端文,刘海辰.消防安全技术[M].北京:化学工业出版社,2004年5月第一版.

2010-01-24)

王志文(1970-),男,工程师,主要从事矿山机械技术及管理工作。