电传动自卸车全自动灭火系统设计与应用

杨旭辉

摘要：电传动自卸车是露天矿山物料运输的主要设备，发生安全问题，将会给矿方造成很大的人力、物力损失。矿车通常三班24小时作业，作业周期长、负载率高，高温着火源多，火灾事故需要重点预防。本文以某220 吨级电传动自卸车为例，论述了自卸车的安全使用问题，自卸车着火的三要素，阐述了全自动干粉灭火系统的特性要求、参数指标和维保要求。

关键词：自动灭火;干粉;自卸车

Abstract： Electric drive dump trucks are the main equipment for material transportation in open-pit mines. Safety problems will cause great loss of manpower and material resources to the mine. Mine trucks usually operate 24 hours a day in three shifts， with long operating cycles， high load rates， and high-temperature ignition sources. Fire accidents need to be focused on prevention. This article takes a 220t-ton electric drive dump truck as an example， discusses the safe use of dump trucks， the three elements of the dump truck catching fire， and elaborates the characteristics， parameters， and maintenance requirements of the automatic dry powder fire extinguishing system.

Key words： automatic fire extinguishing;dry powder;dump truck

0  引言

矿用电传动自卸车通常应用于千万吨级以上露天矿山、大型水库水坝建设等，用于剥离物、煤炭、有色金属等物料的运输任务。但自卸车因承载量大、销售价格高、生产难度大等特点，国外只有小松、日立、卡特彼勒和利勃海尔等几家大型工程机械制造商具备设计生产能力[1]。国内徐工集团、北方股份、湘电重装、中冶集团等企业也进入矿山机械领域，与国际矿车巨头同台竞技。

根据国家十二五、十三五规划纲要要求及矿山客户降本要求，电传动自卸车逐渐向着大吨位化、智控化和高可靠性的方向发展，矿车的承载能力已可高达400吨，安防系统、无人驾驶等智控水平逐渐提升，整车使用寿命已逐渐提升至7～8万小时。FM全球保险调查的1985-2002年期间的重型车辆事故中，43%是由于火灾事故导致的[3]（见图 1），所以矿车的安全使用显得尤为重要。矿车的安全使用是综合管理问题，一方面，矿山上“四班三倒”的高负荷作业，导致动力排气系统、制动系统和液压系统处于高温工作状态。另一方面，自卸车本身性能和司机驾驶水平良莠不齐，矿区道路坡度大，采矿点和排土场路面平整度差，自卸车频繁制动、启动;装载时，物料偏载、超载和冲击载荷等，导致部分元器件异常损坏;特别是高压胶管、电气线束和密封件，一旦损坏，高温、高压的油液在瞬间喷射到高温部件（如发动机蜗轮增压、发电机、制动盘等）后将引发设备火灾，甚至造成人员伤亡的重大安全事故 [2-3]。所以矿车自动灭火系统已成为大吨位矿车的必备配置。本文以某220吨级电传动自卸车为例进行全自动干粉灭火系统设计。

1  着火三要素及矿车主要危险点

1.1 火源

发动机功率高达2800kW，负载率高，作业时间长，发动机的涡轮增压部位温度可达600℃左右，且自卸车的排气管、制动器、液压泵、电阻栅极片等都属于高温部件，是自卸车起火的火源。

1.2 可燃物

自卸车所加注的使燃油、液压油、机油、橡胶制品和线束等都是形成火灾的可燃物。

1.3 助燃物（氧气）[2]

因自卸车上所有部件均暴露在空气中，在运行过程中，若某可燃部件温度急剧升高就有可能发生火灾事故，所以为了防止火灾的发生就应该避免燃烧三要素同时产生。矿车主要危险点主要包括：发动机（涡轮增压、排气管及消音器、燃油管）、发电机、电阻栅、前后桥制动器、液压泵阀组、高压软管、橡胶线束、蓄电池、液压油箱和燃油箱出口等[4]。

2  全自动干粉灭火系統设计

某220吨级电传动自卸车设计使用全自动干粉灭火系统（配CF210探测系统），使用4个30磅的干粉罐，配备16个喷头，采用10个保护发动机部位（8个上侧，2个后侧）、2个保护电机、2个保护液压泵、1个保护举升分配阀、1个保护高压滤芯。

采取自动电启动和手动启动两种方式，启动装置分别安装在驾驶室中控台（手自一体）和楼梯口（手动启动）位置。感温电缆布置在发动机顶部和液压泵室顶部。当系统通过感温电缆探知有火情时，驾驶室显示模块响应报警，在一定延时时间后，系统自行喷放。或当司机确认火情后，可以直接手动启动该按钮（直接按下喷放按钮或拔掉插销，按下手动启动器即可）来打开驱动氮气瓶上的电启动器，从而打开该组灭火系统的药剂罐扑灭火灾（见图2）。

3  灭火系统组成及特性参数

3.1 灭火系统组成

自动干粉灭火系统由药剂存储和喷放设备、报警和控制设备等组成。系统主要包括显示模块、控制模块、感温探测线、探测三通、释放线、远程手动启动器等（见图3）。

药剂存储和喷放设备主要包括：干粉罐、驱动氮气瓶、驱动氮气瓶支架、执行器、释放软管、喷头等。

报警和控制设备主要包括：显示模块、控制模块、线性感温电缆、探测线、探测三通、释放线、释放三通、远程手动启动器。

3.2 全自动干粉灭火系统特性参数

①环境设计温度：-40℃至+85℃。

②管路的安装执行：1：3原理及最长支管管路不超过5.5m。

③系统的喷放时间：12.5s。

④系统启动气压：1800psi。

⑤灭火药剂量为：100磅（45.36公斤）干粉药剂。

⑥喷射剩余率：小于5%。

⑦爆破膜释放压力：150psi。

⑧控制模块内置电源：3.6V锂电池。

⑨线性感温电缆探测温度：180℃。

⑩外接电源：24V。

4  灭火系统的维护保养

灭火系统应定期进行维护保养，维护保养分为三种：日常维护保养、年度维护保养、系统喷放维护保养。

4.1 日常维护保养

①确认连接电缆是否出现破损和脱落;

②确认显示模块内电池是否有电;

③确认模块指示灯是否显示正常;

④确认启动器的销子正常锁紧启动器。

4.2 年度维护保养

年度维护保养是指除了日常维护保养之外，还需做以下维护：

①检查氮气瓶及干粉罐内药剂是否在有效标准内;

②检查启动器的开启机构是否灵活;

③检测系统电控系统联动是否正常。

4.3 喷放维护保养

当灭火系统喷放、灭火完成后，应及时通知厂家，进行现场检测和修复，将系统恢复正常。灭火系统发生喷放以后，应对以下项目检查及更换：

①对探测系统进行恢复，主要更换感温电缆和电池;

②检查管路是否被烧毁或者因其他原因破坏，确保恢复后的管路连接正确;

③清洁启动器，启动器开启机构灵活，能有效启动;

④检查氮气瓶是否破坏。

5  结束语

全自动干粉灭火系统能在火灾发生时通过感温电缆自动检测启动或人工启动，响应速度快，16个喷头同时触发，能瞬间覆盖整个危险区域，对扑灭初期火灾效果非常显著。此自动灭火系统性能可靠、灵敏度高，降低了矿车运行的安全风险，是保证电传动自卸车安全、可靠运行的重要保障，是220吨级以上矿车的标準配置。

参考文献：

[1]李勇，杨耀东.矿用电动轮自卸车的概况及未来发展趋势[J].矿山机械.2010，14：15-16.

[2]刘建明.630E电动轮汽车自动灭火技术的应用与改进[J].露天采矿技术，2009，3：52-57.

[3]赵波，等.交流传动电动轮自卸车结构与设计[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[4]修孝廷，谢和平，戈超.大型矿用电传动自卸车集中灭火系统的设计与应用[J].建设机械技术与管理，2018，12.