浅谈蓄电池叉车的防爆改装及防爆性能检验

浅谈蓄电池叉车的防爆改装及防爆性能检验

叶天飞1,郑卫科2

杭叉集团股份有限公司，浙江省杭州市，310000

摘要：随着我国工业自动化的提高，工业生产不断规范，工业安全越来越得以重视。蓄电池防爆叉车凭借其污染低、噪声小、防爆性能高的优势，在石油、化工、医药、危化仓储等爆炸危险环境中得到广泛的应用，成为重要的搬运工具。由于爆炸危险场所作业环境恶劣，且叉车维护保养单位防爆技术能力缺失，普遍存在后期防爆叉车不防爆的现状，给安全生产带来严重的安全隐患。因此，蓄电池防爆叉车检验，不仅在叉车常规性能上进行检验，还应在防爆性能上加以重视。

关键词：蓄电池叉车；防爆改装；防爆性能；检验  

引言

叉车是重要的物料搬运设备之一，随着工业技术的快速发展，其应用越来越广泛。近几年国内化工行业高速迅猛发展，在一些有防爆要求的工厂、码头等场所出现了很多防爆叉车的身影，但仍有很多企业将普通场合使用的叉车放在有防爆要求的场所当中使用，给安全生产带来了严重的隐患。本文就防爆叉车的安全技术进行探讨，同时对普通叉车改造成为防爆叉车的一些关键技术进行分析研究，并结合防爆叉车的检验经验，提出防爆叉车检验的关键点和注意事项。

1蓄电池防爆叉车的现状

叉车的管理处于优化阶段。叉车作为特种设备监管的一部分，经历特种设备目录的几次变更，质检总局2014 年第 114 号《质检总局关于修订（特种设备目录）的公告》明确了叉车是场（厂）内专用机动车辆的一个品种。对叉车的设计、制造、改造与修理、使用安全管理、检验等内容进行了相关的规定，有助于进一步的优化叉车生产、使用、检验、监察的管理。防爆叉车改造维修单位技术能力良莠不齐，需加强准入引导。在规程颁布之前，由于未对防爆叉车改造进行确切的定性，缺乏具体的准入规则，导致市场上大量的防爆叉车改造单位在防爆技术能力上存在差异。加上底价竞争等市场因素，时常出现防爆改造过程中以次充好，未按防爆技术要求进行安装的情况。同时，在用叉车的维护保养单位在防爆技术能力上严重缺失，后期未能按照防爆的要求进行维护保养，普遍出现更换非防爆电气、电缆线随意驳接等不专业行为。

2防爆叉车的主要安全技术

2.1防爆叉车关键防爆技术

与普通叉车相比，防爆叉车在设计上要求不能产生火花、静电以及电弧，同时要求不会引燃周边环境。因此，防爆叉车具有两个关键的防爆技术：为了控制自身的各种引燃源，防爆叉车在设计上有很多特殊要求：在电路上，如行走电动机、转向电动机和液压提升电动机等在转动的时候会产生火花，需要对其进行隔离或密封，或选择工作时不会产生火花的交流电动机；为了消除静电，应选择经过特殊处理的轮胎、货叉等；对于内燃防爆叉车，必须对柴油机水温、排温、油温和表面温度进行监测，对排气孔设置阻燃措施，防止火花外溢。防爆叉车除了严格控制叉车自身的各种引燃源外，还必须设置气体探测系统对防爆叉车周围环境的气体浓度进行探测，当浓度达到其爆炸下限的一定比值时，叉车开始报警并最终自动停车，达到安全作业的目的。

2.2蓄电池叉车防爆技术

蓄电池防爆叉车使用过程中，设有柴油发动机使用时需要控制的水温、油温及排气孔对火花外溢的要求，且其同时具有节能环保的特点。因此，与内燃防爆叉车相比，蓄电池防爆叉车在防爆叉车领域有更广泛的应用。然而，蓄电池防爆叉车对电路防爆要求更高，除了电池组要选择增安型外，对于２Ｇ和２Ｄ防爆叉车，还要求电池组采用双线柱，表２为蓄电池防爆叉车电气部件常用的防爆型式。

2.3内燃叉车防爆技术

内燃防爆叉车是在原内燃叉车的基础上进行防爆技术处理制造而成的，内燃防爆叉车系统组成包括进气系统、排气系统、冷却系统、控制系统及起动系统，如图所示：为避免高温热表面、热气体及火星等潜在点燃源转变为有效点燃源，内燃机系统防爆控制措施主要有：在进气口处安装进气阻火器，在阻火器和内燃机之间使用符合隔爆外壳要求的管道进行连接；在排气口处安装排气阻火器和火星熄灭器，且火星熄灭器应靠近爆炸性环境一侧，火星熄灭器与阻火器之间、阻火器与内燃机之间应使用符合隔爆外壳要求的管道进行连接；设置自动停车功能，在内燃机排气及冷却水温度过高的情况下，防爆叉车应自动停机；为避免静电产生与集聚，对于冷却风扇等非金属部件，表面电阻值不应高于109Ω，同时，车辆上所有的金属部件都应对地具有良好的导电性，车辆上所有金属部件对地电阻不大于106Ω，必要时设置电阻自动测量装置；传动皮带的电阻应满足ＧＢ／Ｔ10715—2002的相关要求。

3叉车节能技术发展现状

3.1叉车能耗现状分析

目前针对叉车的节能研究主要集中于减少叉车燃料（汽油、柴油、电能等）的消耗以及提高利用率等节能技术上，但是叉车节能的前提是了解叉车在工作过程中的能量损耗，从而采取叉车节能的措施。

3.2内燃叉车节能

内燃叉车由燃烧柴油或汽油提供动力，工作时会排出污染环境的尾气，因此亟须研究节能环保叉车，以替代内燃叉车。鉴于内燃叉车主要通过内燃机提供动力来进行自身运动和提升货叉来实现搬运货物，因此对于内燃叉车的节能研究主要在以下方面：提升内燃机效率。然而，经汽车工业近百年的发展，内燃机的效率已近极限，现在主要通过降低油耗来实现内燃机的节能。例如国外某公司研发的一种新型电喷发动机，采用了全新的电控燃油喷射系统和和三元排气净化装置，降低油耗的同时也减少了污染物的排放。减少叉车执行机构的功率损耗，即减少叉车液压系统的能量损失。由于液压元器件的能量损失会使油液温度升高，从而降低液压系统的效率，优化设计液压系统的管路和使用新型元器件可以降低液压系统的能量损失，实现内燃叉车的节能。

3.3电动叉车节能

交流电机在叉车上的使用可以更好地提高叉车的工作效率，在同工况环境下可以延长电池的单班工作时间，降低能量消耗。另外交流电机可以将能量回馈给电池，可以延长25%的电池使用时间。变频调速技术在叉车上的使用可以使叉车根据工作过程在电机和驱动负载不变动的情况下调整电机转速，实现系统的高效运行，从而减少电机的功率消耗。目前国内外的叉车生产厂家已经推出了多款采用交流变频驱动液压控制的叉车产品。

3.4负载敏感技术

该技术可以根据叉车负载需求实时调节液压系统所需压力和流量，在挖掘机、装载机等工程机械中广泛应用，具有高效率和低功耗的特点。叉车液压系统使用该技术可根据负载所需的提升力，调节泵的输出压力满足负载所需的提升力，同时使泵的输出流量与负载驱动速度相匹配，从而提高叉车工作效率，达到节能的目的。通过负载敏感技术，负载敏感变量泵优先向转向系统供油，保证转向器的流量始终等于方向盘的转速和转向器的排量乘积，将剩余的流量转给提升系统，可以降低转向系统的能量损失，避免过多的能量损耗。另外采用负载敏感技术的液压系统可以选择排向较小的定量泵，进一步降低系统功耗。

4叉车主要部件防爆改装措施

4.1Exd主防爆控制箱

工厂在改装叉车时，须将接触器、保险丝、继电器、直流-直流(directcurrenttodirectcurrent，DC-DC)电压转换器等会产生放电、点火现象的元件，移位到防爆控制箱内。防爆控制箱能够承受爆炸压力并将火焰通过设计的火焰通路，熄灭后进入大气。主防爆控制箱的设计应主要遵循标准GB3836．1—2021、GB3836．2—2021。控制箱的隔爆面参数和结构必须符合防爆标准，设计要使控制箱满足隔爆要求(即箱内如果发生爆炸，不会通过任何通道传到外壳外部)，从而确保整台叉车不会被引燃或发生爆炸。防爆控制箱设计的关键是隔爆接合面。

4.2 Exd防爆显示箱

防爆显示箱内装有发光二极管(light-emittingdiode，LED)指示灯、显示器。设计标准参见1.1节。改装后的防爆叉车应尽可能保留原装叉车仪表。所有仪表均安装在防爆显示箱内。除了原装仪表之外，叉车还会配置一些警示和状态指示器。这些指示器的安装位置取决于叉车自身仪表的具体改装要求，既可能与原装叉车仪表在同一个防爆显示箱内，又可能安装在一个独立的防爆显示箱内。

4.3 Exd隔爆型电缆引入装置

电气设备通常都和其他设备的线路连接，以实现供电、控制、通信等功能。防爆电气设备采用电缆实现这些功能。然而，由于电缆采用有弹性的橡胶制成，无法像金属或塑料那样加工成外尺寸固定的圆柱形，并且电缆在安装后的位置也应当有足够的稳定性，防止在使用过程中被拉扯而导致线路故障。基于电缆材料和结构的特点，设计人员一般采用将带孔的圆柱形密封圈套固定在电缆外部的方式，将电缆、密封圈与金属垫圈一起安装在格兰外壳内。

设计人员可采用各种方式的压紧装置轴向压缩密封圈，使密封圈径向膨胀。由于密封圈外侧装有格兰外壳，密封圈只能向内侧膨胀，从而与电缆紧密结合，以达到夹紧电缆的作用。这个结构被称为电缆引入装置。对于隔爆外壳使用的引入装置，除了需要夹紧电缆，还应当防止内部的火焰通过密封圈与电缆、格兰外壳之间的间隙传播到环境中。主防爆控制箱、防爆显示箱等部件电源出线须使用防爆电缆引入装置。为防止主防爆控制箱、防爆显示箱内部发生爆炸时破坏电缆内垫层和绝缘层，从而引燃外部的可燃介质，电缆引入装置应选用隔爆型。

4.4 Exe增安型电缆引入装置

增安型防爆塑料电缆密封套(即增安型电缆引入装置)的原理是通过螺纹压缩内部塑料密封套来紧固电缆。增安型防爆塑料电缆密封套一般用于电机、增安型接线盒等增安型塑料外壳电源出线。一般情况下，防爆塑料电缆密封套只需要外观检查即可，基本不需要维护。除非防爆电缆引入装置损坏或者更换经过电缆引入装置的电缆时，才需要重新安装。

4.5 Exe增安型防爆塑料接线盒

增安型电气设备在正常运行或规定的异常条件下不产生危险温度、电弧和火花，并且其外壳必须符合GB/T4208—2017外壳防护等级的要求，以防止外部异物进入电气设备内。增安型防爆塑料接线盒用于电源或本质安全电路的端子连接。增安型防爆塑料接线盒电缆出线使用增安型塑料电缆密封套。增安型防爆接线盒一般情况下很少损坏，只需每年检查损坏情况以及接头和端子紧固情况。

4.6 Exe防爆电源装置

增安型防爆电源装置，适用于Gc级车辆，可用区域为爆炸性气体环境2区。蓄电池电源电解质应能保证处在最低和最高允许液位之间。蓄电池电源应有足够空间，以防止电解质溢出。蓄电池电源的箱体和箱盖一般采用金属结构，以具有足够的机械强度。综合考虑叉车的使用环境，为保证防爆性能，电源外壳内部必须无裸露带电零件，且至少具有IP23的防护等级。蓄电池箱的通风试验氢气析出浓度不能超过2%。

Gc级车辆在使用过程中，相邻单体电池间的连接件不得是刚性的，并且应能够承受一定程度的相对位移以及额定工作状态下的电流。在工作过程中可能承受电解液腐蚀的所有导线应采取保护措施。防爆电源装置上的等电位连接线须有效连接。此外，设计须保证防爆电源装置箱盖的有效固定，且防爆电源装置的通风孔处不得堵塞。

结语

尽管蓄电池防爆叉车在多种防爆技术的保护下，具备较为良好的防爆安全性能。但是因为在爆炸危险环境下使用，如果未能及时地发现并消除防爆叉车的点燃源，会对安全生产带来较大的爆炸隐患。提升蓄电池防爆叉车点燃源的辨识，加强防爆性能的检验，有利于更好地发挥防爆叉车功能安全的有效性，保障企业安全生产。

参考文献

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