（中海油天津化工研究设计院有限公司 天津 300131）
摘要：目前，厂用防爆柴油车是厂用爆炸性环境运输环节中的重要承载和运输工具，其防爆设计的可靠性、安全性直接决定了厂区环境运输环节的安全运行，为危险区域内的人员和财物提供安全保障。本文即从防爆设计角度出发，结合现有标准，对厂用防爆柴油叉车的结构进行讨论和研究。
关键词：隔爆外壳保护；机械火花；附加保护
厂用防爆叉车，广泛应用于煤炭、石油、化工、纺织、粮食加工等厂用爆炸性环境，在生产、储运、仓储、搬运、堆垛等环节中是一种不可替代的运输工具。根据动力装置不同，厂用防爆叉车分为防爆蓄电池叉车和防爆柴油叉车，由于厂用防爆蓄电池叉车在使用时电量不断降低，电量耗尽后充电时间较长，使用时间十分受限，故不能连续使用。 而厂用防爆柴油叉车马力足，能在比较困难的环境下工作，而且燃油可以随时添加，可以进行长时间的工作，有着防爆蓄电池叉车无法比拟的优势，在爆炸性场所的应用越来越广泛。本文即讨论厂用防爆柴油叉车的防爆设计。
1 工作原理：
柴油车要运行起动，首先需要由起动电池给起动电机内的电磁线圈供电，线圈得电后铁芯动作，推杆推出并与外部动力飞轮啮合，同时电机主体端子与外部电源接通，此时电机转子带动齿轮开始工作，从而带动外部飞轮转动，柴油机起动完毕。起动完成后，电磁线圈断电，推杆在弹簧的弹力作用下恢复到原状态，此过程中，与飞轮啮合的传动轴与飞轮脱离，同时切断电机主体与起动电池的连接，电机停止转动。柴油机起动后，将转矩传送至发电机发电后给起动电池充电，并提供持续的照明电及控制电。
2 组成：
主要由车体、柴油机系统、电气控制系统、照明系统、液压系统、载货等组成。其中电气控制系统包括起动电池、起动电机、发电机、电磁阀、温度保护开关、压力保护开关等。照明系统包括工作大灯、刹车灯、转向灯。
3 级别：
《爆炸性环境用工业车辆防爆技术通则》将防爆车辆分为2G级、3G级、2D级、3D级车辆，分别用于潜在爆炸性气体环境中1区、潜在爆炸性气体环境中2区、潜在爆炸性粉尘环境中21区、潜在爆炸性粉尘环境中22区。
4 技术要求：
从防爆的几个核心理念分析，高温、静电、机械火花、隔爆外壳保护、附加保护、电气设备的选择等均是危险场所的潜在点燃源。也就是说，只有解决及消除这些点燃源，柴油叉车才可以安全使用。
4.1 高温：柴油发动机运行时，排气口、发动机表面及连接管道的温度很高，超过外界危险环境的引燃温度，故对这些部位的降温冷却处理是非常必要的。发动机上应设置冷却水箱，经过冷却循环，将排气产生的高温降低至安全温度。冷却水箱的尺寸应能满足将发动机表面、排气口、排气连接管道的温度降低至周围爆炸性气体或粉尘的引燃温度以下，若冷却水不能将热量换走，可结合实际情况，考虑增加水箱的容积或设置副水箱。柴油车上的液压系统和制动系统的最高表面温度也应满足温度组别的要求。
4.2静电：静电荷聚集起来若形成一定的静电强度，则会发生放电，导致着火爆炸。对于2G/2D级柴油叉车，GB20800.1和GB20800.2规定：当不发生静电放电点燃危险时，塑料材料可以用于柴油车上的外部部件。那么，为了避免发生静电放电点燃，选择塑料材质时应须限制塑料材料的表面电阻；或者限制静电放电表面积；或者限制导电层或金属网上面的非导电材料的厚度或金属网孔的尺寸。
4.3 机械火花：在爆炸性危险环境中，具有一定能量的机械火花也是危险点燃源。产生机械火花的方式有机械摩擦和机械撞击两种。为了避免机械火花引发的危险点燃，厂用防爆柴油车上使用的金属材料均应满足GB3836对于金属材料的要求；车辆上使用的涂层和涂料中也应严格控制铝、镁、钛的质量；此外，风扇、风扇罩、通风孔罩设计和组装时应保证固定部件与旋转部件之间不会出现火花；最后，还应该注意，外部可接触部件都应与气缸体金属接触，连接牢固，或者采用单独导体连接，以实现等电位连接。
4.4 隔爆外壳保护：
柴油机工作分为吸气、压缩、爆炸、排气四个冲程。柴油机的进气口是吸气的入口，会将含有爆炸性可燃性气体或粉尘吸入到柴油机的燃烧室中，经压缩和爆炸后，火焰冲击波会扩散至进气岐管前端的空气滤清器及排气岐管后端。为了防止火焰通过管路传出至危险区，引起点燃爆炸，进气口和排气口处应安装防爆阻火器，排气口阻火器后还应加装火星熄灭器，见下图所示。厂用防爆柴油车的发动机与其进排气管的连接应采用开口式或闭合式的结构，若为开口式结构，隔爆接合面参数须满足GB3836.1的要求。同时，由进气阻火器、进气岐管、发动机、排气岐管、排气阻火器构成的隔爆外壳应能承受一定的爆炸压力，不损坏不传爆。火星熄灭器应能熄灭经排气阻火器过滤后剩余的残余火星。
4.5 附加保护：厂用防爆柴油叉车应设置故障探测及响应系统，即停机和报警装置。停机功能，可通过检测排气口、冷却液的温度及润滑油的压力，设置控制开关或电磁阀切断气路或者油路实现；报警装置，则可以将检测的超过设定值的信号传输到仪表显示及声报警电路中。按照厂用防爆柴油叉车的级别不同，应至少安装如下图所示的保护功能，从而起到防爆的作用。
4.6 除此以外，2G/3G级车辆，还应注意：①若增加空气预热装置，则应安装在进气阻火器出口处，安装接合面应设计成隔爆接合面；②若增加涡轮增压器，则应考虑增压器的进排气的安装部位，作为隔爆外壳一部分进行保护，严格控制排气出口温度。2D/3D级车辆：①进气管应设置两级以上空气过滤器，滤清效率分别至少为85%、95%等。
结束语：厂用防爆柴油叉车的设计中涉及到电气控制、液压系统、机械传动等很多方面，而本文则是从防爆的角度出发，在上述环节中加入电气防爆和非电气防爆的技术和理念，进一步满足实际工况的安全要求。
参考文献：
[1]薛丁法 《防爆设备应用技术指南》 中国石油大学出版社 2014.8
[2]张显力 《防爆电气概论》第2版 机械工业出版社 2014.12
[3]GB19854-2005《爆炸性环境用工业车辆防爆技术通则》
[4]GB20800.1-2006《爆炸性环境用往复式内燃机防爆技术通则 第1部分：可燃性气体和蒸气环境用Ⅱ类内燃机》
[5]GB20800.2-2006《爆炸性环境用往复式内燃机防爆技术通则 第2部分：可燃性粉尘环境用Ⅱ类内燃机》
论文作者:孟雪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/28
标签：爆炸性论文; 叉车论文; 柴油论文; 环境论文; 机械论文; 柴油机论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第2期论文;