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内燃防爆叉车防爆技术论述


内燃防爆叉车作为爆炸性危险场所装卸、堆码和搬运货物的重要作业设备,相比较于蓄电池防爆叉车,其具有强劲的动力性能,连续工作能力强,运行速度快,爬坡能力强等优点。特别适合在一些要求运输距离长,道路坡度大的爆炸性危险场所使用。但是,同样的相比较于蓄电池防爆叉车,内燃防爆叉车在防爆设计上的要求更加苛刻。蓄电池防爆叉车以蓄电池为动力源,在正常使用过程中,不容易产生明火,并且温升也是相对缓慢。而内燃防爆叉车以内燃机为动力,依靠燃料燃烧做功产生动力,在正常使用过程中发动机缸体内产生爆炸燃烧,并且燃烧后会产生高温。因此,在内燃防爆叉车的防爆设计中,解决内燃机的防爆设计至关重要。下面就以柴油发动机为动力的内燃防爆叉车的防爆设计进行分析论述。

一、内燃防爆叉车的防爆设计应与叉车的整机性能相辅相成。

目前国内内燃防爆叉车主要有两种类型:一是整机设计制造,二是在普通内燃叉车上进行防爆改装,而且由于设计理念的不同,其技术性能也存在较大差异。但是不管是哪种类型的内燃防爆叉车,最终都是为了满足客户需求,实现在爆炸性危险场所内的搬运、装卸和堆码功能。因此,叉车本身技术性能差,即使有好的防爆设计也没用,因为整机性能达不到要求;或者叉车本身性能好,但经过防爆改装后造成整机性能的下降。这些都是不可取的。正是上述原因要求我们要确立内燃防爆叉车的整体性设计理念,把好的叉车设计和先进的防爆设计结合为一体,才能制造出整体性能优越的产品,这是一个相辅相成的关系。对内燃防爆叉车的设计性能要求要高于普通内燃叉车设计性能要求。

 

二、柴油发动机的防爆设计

柴油发动机的防爆设计是内燃防爆叉车防爆设计中的核心。柴油发动机的防爆设计的关键要解决以下几个方面的问题。

a. 柴油机进气管直接通向柴油机燃烧室,燃烧时的火焰可能经过进气系统高速回流至周围大气。

b. 柴油机排气系统有火焰和火花排放。

c. 即使切断燃油供给,柴油机因吸入可燃性物质仍可能继续运转,甚至超速失控。

d. 柴油机运转时高达300500℃的排气系统表面温度以及其他部件的表面温度已经超过了许多可燃性物质的引燃温度。

e. 柴油机的启动电机和发电机也可能成为引燃源。

根据GB 20800.1-2006《爆炸性环境用往复式内燃机防爆技术通则 第1部分:可燃性气体和蒸汽环境用Ⅱ类内燃机》标准的要求,为了解决柴油发动机燃烧室的火焰回流以及排气中的火花和火焰,必须在发动机进气系统和排气系统中设置阻火器。发动机设置了阻火器以后就好比一个戴了口罩在跑步,浑身使不出劲,并且跑不快。同样,发动机会造成进排气不通畅,输出扭矩下降,影响发动机做功。那样会造成恶性循环,不但防爆性能会受到影响,对整机也会造成严重损害。而发动机在使用中不能达到正常的做功状态,那么发动机燃烧就不充分,容易造成排气阻火器阻塞,尾气排放超标,发动机输出扭矩不足,发动机温升高等。在使用时,可能经常会出现整机最高温度达到允许极限而停机。长此以往,不但叉车不能正常使用,而且对整机损伤很大,并且这种情况会越来越严重,最终导致发动机损坏甚至报废。因此,阻火器的设计必须保证其通气量高于发动机最大排量。其次,根据GB 20800.1-2006标准中的规定,阻火器必须能保证,发动机进气歧管或排气歧管内发生爆炸时,爆炸不能传导到外部环境中。因而,阻火器不能采用消防上使用的只能阻止火焰通过,而不能阻止爆炸的阻火器。并且不管是使用于1区危险场所还是2区危险场所,阻火器的要求都是一样的。

发动机的温度控制在发动机防爆设计中至关重要,发动机缸体内燃烧爆炸产生的高温,及排出的温度高达300~500℃的尾气,都是高温危险源。因此,必须在发动机机体、排气出口处设置冷却系统,将发动机排气温度下降至设计的温度范围内。冷却系统的设计必须保障其可靠的降温效果,不能采用隔热措施来降低表面温度。

 

三、整机电气系统的要求

防爆叉车的电气系统的布置必须是双极制,即叉车电气连接必须单独形成回路,不能用车体作为负极使用,电气回路与车体为绝缘。并且,防爆叉车的电气连接接点都必须在防爆箱内,不能用防水接插件或一般的接插件进行电气连接。利用先进的电子传感控制技术,在电气系统中至少应设置冷却液超温报警、排气超温报警、发动机机体超温报警、机油压力低压报警、自动停机控制系统等智能传感控制系统。对防爆叉车整机进行主动防护控制。

四、防爆电气部件的防爆设计要合理

防爆叉车整机所用的所有防爆电气部件都必须为防爆型。防爆形式可以为隔爆型"d"、增安型"e"、本安型"i"、浇封型"m"和特殊型"s"等。很多人在防爆设计中存在一个误区,认为隔爆型的防爆形式是最安全可靠的,所以在对电气部件进行防爆设计时,一味采用隔爆型的防爆设计,从而导致电气部件的体积很大,很笨重,在整车车体内无法布置,必须外置,影响整机稳定能和美观性。其实,在防爆设计中,任何的防爆型式,只要符合防爆性能要求,都能起到同样的效果,我们需要根据不同的防爆部件采用合理的防爆型式。比如说,接线箱可以设计成隔爆型或增安型,但一般情况下,设计成增安型其体积和重量相比于设计成隔爆型都会大大降低。

五、注重非电气部件的防爆设计

很多人认为,防爆设计中关键的电气部件需要进行防爆处理,非电气部件一般不会产生危险,不用进行防爆处理。但是,在实践的防爆设计中,非电气部件的防爆设计同样重要。金属部件摩擦或碰撞容易产生火花;塑料部件与空气摩擦容易产生静电,并形成静电电弧;高速旋转部件如果没有进行防护,遇到其他物品触碰时,会产生火花。比如,发动机飞轮和变速箱连接后,在变速箱上会开一个工艺窗,用来紧固变速箱和飞轮之间的螺栓。该窗口必须进行封闭,发动机飞轮在高速旋转时,一旦有异物进入,会产生火花,从而引起爆炸危险。另外,比如货叉,为了避免货叉与地面或货物碰撞引起火花,货叉表面必须包覆不锈钢,铜或橡胶等。还有在油漆的选用上,油漆不得含有镁、铝等轻金属粉末。因为这些轻金属粉末容易与空气中的氧气发生反应,从而出现危险。内燃叉车一般速度都比较快,车体与空气摩擦产生的静电不能直接用接地导电带进行导除,导电带在实际使用中会磨损,与地面接触力不够,静电放电时可能会产生放电火花。我们平时可以看到一些大卡车,会在车体上拖一根导电带,车子在行驶的时候,会产生大量火花,这种情况在爆炸性环境中就会非常危险。一般最好采用导静电轮胎,因为轮胎与地面接触可靠,并且一直与地面接触,可以有效导出车体静电。


综上所述,内燃防爆叉车的防爆设计应科学合理,综合考虑整机性能与防爆性能,注重细节,不能片面从某一方面考虑问题,这样才能设计出整机性能和防爆性能优越的内燃防爆叉车。

 
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