防爆叉车的防爆形式和措施

江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院 / 宋志伟 徐俊华 孔佶磊 张伟刚

防爆叉车的防爆形式和措施

江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院 / 宋志伟 徐俊华 孔佶磊 张伟刚

能否正确地选择防爆叉车以及采取适当的防爆措施，密切关乎到企业的生产安全。本文针对防爆叉车以及防爆措施的选择，着重介绍了防爆区域的辨识、主要防爆形式、目前市场上常用的防爆措施，为企业正确地选择防爆叉车、针对性地采取防爆措施指明了方向。

生产安全、防爆叉车、防爆形式、防保措施

随着石油、化工、轻纺、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、装卸和储存等延伸领域也在快速增长。在具体作业过程中，难免会出现易燃易爆物质的散发、外溢和泄露等危险状况，从而使周围的某些区域形成爆炸性环境。内燃或蓄电池叉车在易燃或易爆炸性环境中作业，可能会因火花、静电、过热等因素导致爆炸性事故。因此，能否正确地选择防爆叉车以及采取适当的防爆措施，密切关乎到企业的生产安全。

一、防爆区域的辨识

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》的有关规定，爆炸性危险环境按爆炸物质的性质可分成爆炸性气体危险环境、爆炸性粉尘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所示。

表1 爆炸性危险环境的等级

爆炸性气体危险等级主要根据可能引爆的最小火花能量来划分。包括中国在内的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2。

爆炸品爆炸危险场所按其危险程度大小分为三个等级：

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。

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、烟火药的场所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。

表2 爆炸性气体危险等级划分

二、基本防爆形式

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。（见表3）

表3 防爆形式及措施

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在通过间隙传播时降低能量，不足以引爆壳外的气体。

三、防爆安全措施

防爆安全措施就是在叉车设计制造时采取相应的措施，消除、控制引燃（爆）源，从而达到整车防爆特性的目的。

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：

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温度升高；

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，可能产生电弧或火花；

目前，抗肥胖的重要研究思路是抑制脂肪细胞增殖、前脂肪细胞的增殖与分化。在分化为脂肪细胞的过程中，细胞数量增多、体积增大以及脂肪增多[8]。分化的脂肪细胞在糖和脂的代谢中具有重要的作用[9]。脂肪堆积是肥胖发展的关键步骤，控制这一步骤将能有效控制肥胖的进展，而且肥胖病理生理的核心过程就是脂肪的过度沉积[9]。3T3-L1前脂肪细胞在体外诱导脂肪堆积[11-12]，分化为成熟的脂肪细胞，是目前国际上公认的研究脂肪沉积过程的细胞株，被广泛用于药物抗肥胖活性机制研究[13]。

叉车运动部件工作时，相互间的摩擦或碰撞可能产生静电或火花。

针对上述叉车引燃、引爆源，可采取的防爆安全措施如下：

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控制系统，在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形式。采用这些防爆形式，即使在叉车发生故障或危险时，也可以保证周围环境不会发生爆炸事故。

2.交流单电机防爆

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。这两种驱动方式的共同特点是均采用机械传动，传动系统设计简洁，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，能够使叉车减少50%的电器部件，可以有效地减少防爆点，有利于提高整机的防爆安全性。

3.机械火花的控制防爆

应保证防爆叉车的旋转部件或其它运动部件之间具有足够的间隙，以确保各部件运转中不因刮擦而产生火花。同时在设计时要考虑到，在易产生危险火花部位采用特殊材质，避免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%，并在机械结构的设计中采用了以下准则：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；采用液压方式制动，避免制动器摩擦部件产生火花；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包铜皮、加铜套。

4.电气火花及表面高温的控制防爆

电气火花通常采用隔爆型、增安型、本安型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、液压泵等采用温度传感器来控制保护，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，当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，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，要设置防爆接线盒，接头的连接部位全部在防爆接线盒内，电缆不留裸露部分；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，以确保车辆顺利接地，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。为了防止静电电荷集聚，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。叉车采用的所有油漆涂料不得含有轻金属粉尘。

漏电信号检测也是一个有效的举措。当电路上有漏电情况，或电源的正负极任意一极与叉车外壳碰上短路时，检测系统马上就会指示漏电，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，报警装置就会发出声光报警；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。

四、结论

随着我国国民经济的发展，目前防爆叉车广泛应用于石油、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。尽管如此，与发达国家相比，我国的防爆叉车生产还存在一定的差距，如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等。本文针对防爆叉车以及防爆措施的选择问题，着重介绍了防爆区域的辨识、主要防爆形式、目前市场上常用的防爆措施，为企业正确地选择防爆叉车、针对性地采取防爆措施指明了方向。