防爆产品运输车设计技术研究

防爆产品运输车设计技术研究

王新[1]，孙利苹[2]

中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心，河北省唐山市丰润区厂前路3号 063035

摘要：特种防爆产品运输车设计是国内产品设计中的一个空白。本文从防爆整体设计理念出发，从总体、内装和电气设计方面深入剖析了特种防爆产品运输车的设计，并重点介绍了特种防爆产品运输车电气系统的简单实现。

关键词：防爆间、电缆引入口、产品运输间

.

1.概述

轨道车辆是目前交通运输工具的重要组成部分之一。特种防爆产品运输车的诞生使方便、快捷地运载爆炸性液体、气体、固体（如：氢气、乙炔、溶剂等）成为可能。同时随着科学技术的进步和物流的发展，特种防爆产品运输车的需求量在不断加大。在巨大需求的牵引下，必须整理、升级该特种车的设计理念，以保证在先进的防爆理念指导下，寻求到更佳的防爆解决途径，使新一代特种运输车具有更好的安全性、可靠性和稳定性。

2.防爆设计理念与电气系统的简单实现

2.1设计理念

在车辆设计过程中，需要从总体、内装、电气方面进行综合考虑。

在进行总体设计时，应将需要进行防爆设计的产品间布置于车辆的一端，并在产品间与生活间之间设置隔爆墙，以便于将可能产生电火花的电气设备与有爆炸危险的运输间分隔布置，有利于排除火源，防止爆炸的蔓延。

在进行产品间内装设计时，对于采用1.5mm厚钢板的顶板和侧墙应进行可靠接地，从而可靠的防止静电的产生。在进行接地设计时，一般在相邻的两块顶板之间，每块顶板与侧墙之间与紫铜片进行连接。顶板本身不直接接地，而是最终用紫铜片将侧墙与钢结构车体相连实现接地。

侧墙用紫铜片连接形式                         顶板用紫铜片连接形式

    对于玻璃钢等绝缘材料制成的产品间侧墙和顶板则无需接地。

在进行产品间电气系统设计过程中，在满足工艺和安全要求的前提下，应减少在爆炸危险场所内的电气设备及线路。内部产生电弧或电火花的电气设备，即使是隔爆型结构，也应尽量避免在I区（在正常运行时，爆炸性环境中可能出现气体、蒸汽或薄雾形式的爆炸性混合物的场所，I区是防爆电气设备的电性应用场所）使用。增安型设备虽然在温升方面增加了安全程度，但是设备自身内部发生故障时，就无法保证防爆性能，不宜在I区使用。产品选型时，不仅防爆类型与爆炸危险场所享福，而且防护等级温度组别、耐腐性能等也应满足要求，如场所需要Ex d II T4产品，就不能设计为Ex d IIb T3等。

同时，在生活间与产品间的大门入口处设置防静电小球。车辆工作人员在从生活间进入产品间之前需触摸防静电小球，将身体所携带静电完全释放后方可进入产品间。这样可以更加有效的防止由静电引起的爆炸危险隐患。

2.2防爆电气系统的简单实现

2.2.1概述

产品运输车一般包含几大部分：配电间、生活间、产品运输间。配电间和生活间是车辆乘务人员在产品运输过程中生活、休息的场所，而产品运输间是专门用于产品运输的空间。配电间和生活间一般不进行防爆设计，仅产品运输间根据特种产品运输的要求进行防爆设计。平面布置示意图一般如下图所示。

电气系统设计的总体思想是尽量减少产品运输间内电气设备及线路。设置保证产品运输所需要的必要电气设备。一般，为了保证货物的安全可靠运输，需实时监测产品运输间设备的运输情况；对于对运输存储环境的温湿度有特殊要求的产品间，需设置温湿度传感器；为监测产品间内是否有火灾发生，在产品间设置火灾报警系统；为满足照明要求，在产品间设置照明灯具。

在进行产品运输间电气系统设计时需要从车辆电器布置、电气配线、电器设备选型、安装几个方面进行综合考虑。

2.2.2电器布置

在进行电气系统布置时，对于照明,我们在产品运输间内仅设置照明灯具本身，而不设置灯开关；对于火灾报警系统，在产品运输间仅设置感烟探头，而不设置火灾报警器；对于温湿度显示系统和监视系统，则仅设置温湿度传感器和监视系统用摄像头，而不设置显示部分。灯开关、火灾报警器主机、温湿度显示仪和监视系统显示屏则集中布置于远离产品运输间的配电间内。这样，便能在很大程度上降低了引发爆炸的危险源。

根据产品的防爆要求选择不同防爆等级的防爆电气设备。产品间电气系统布置如下图所示。

2.2.3电气配线

关于车辆电线电缆敷设方式如下面的框图所示：

因防爆间电器设备安装中须选用专用防爆电器，各防爆电器设备均需经过防爆电器设备自带的电缆引入口进出防爆电气设备。分散的几根单芯线通过电缆引入口进出设备非常困难，容易导致电线折断、弯曲等情况发生。为此，在电气系统配线时，要根据需要选择多芯电缆。

为了减少电缆引入口的数量，从而减少电线电缆折断、弯曲情况的发生，设备间配线不跨接，各电器设备单独配线。

同时，在电气设备配线过程中我们仍要严格满足铁标TB/T 1759-2003铁道客车配线布线规则的要求，并严格选用带有CCC认证和CRCC认证的电线电缆。

2.2.4电气设备选型

2.2.4.1电气设备防爆原理

电气设备根据防爆原理的不同，防爆标准也不同，主要分为隔爆型d、增安型e、正压型p、本质安全性i、油浸型o、充沙型q、浇封型m、n型。其中，隔爆型d防爆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体，隔爆外壳能承受内部的爆炸压力而不致损坏，并能防止爆炸传播到外壳外。增安型e是指在正常运行时产生电弧、火花和危险高温，在结构上再进一步采取保护措施，提高设备的安全性。

2.2.4.2爆炸性气体、蒸汽的分级/允许使用的设备级别

运输产品可能产生气体不同，防爆设备的级别也不同，具体见下表。

2.2.4.3温度组别

    运输产品产生爆炸性气体引燃温度及设备允许表面温度分组见下表：

2.2.4.4产品选型

在进行车辆防爆设备选型时，我们需依据上面的标准根据车辆产品间运载产品的特性选择不同防爆等级的电气设备。如：选择DIIBT3。其中D表示产品隔爆型，IIB则表示根据运输产品选择的设备防爆级别，防爆电气设备允许在A级和B级的爆炸性气体、蒸汽级别下使用，T3则表示防爆电气设备允许的最高表面温度为200℃。

下面是我们曾经在某些产品上使用过的几种防爆电气产品的图片：

隔爆型防爆灯具                                    隔爆型防爆感烟探头

2.2.5设备安装

    防爆型电气设备有两个比较脆弱的部位，一个是外界电缆引入设备的部位，称为电缆引入口，隔爆设备与外接电缆一般采用防爆管件经过电缆引入口进行连接；另一个是隔爆外壳与端盖接触的部位，称为隔爆结合面。下面我们分别对这两者安装过程中的注意事项进行详细的介绍。

2.2.5.1电缆引入口的安装

电缆引入口是电缆进出电气设备的主要隔爆部件。一般隔爆设备的电缆引入口都配有一个橡胶密封圈、两个空心金属垫片和一个实心金属垫片；两个空心金属垫片一个装在橡胶密封圈前端，为了防止设备进线口的金属部分损伤密封圈，另一个装在橡胶密封圈后端，为了防止防爆关键损伤密封圈，实心金属垫片用于风度备用的不仅限的电缆引入口。而现场安装时，由于多种因素，许多现场安装人员轻易将橡胶密封圈和金属垫片丢弃不用，这样是非常危险的。

电缆引入口安装时应该注意：橡胶密封圈、金属垫片不能丢弃，应该按照施工要求正确安装；传入电缆时，电缆应一次穿过后端空心金属片、橡胶密封圈、前端空心垫片，应确保引入口中的橡胶密封圈可靠的抱紧电缆；备用的不仅限的电缆引入口要用实心金属垫片风度，并拧紧防爆管件。

电缆引入口如下图所示：

2.2.5.2隔爆结合面的安装

隔爆结合面的结构形式有平面式、圆筒式、止口式、螺纹式等，防爆配电箱（柜）、防爆接线盒、防爆灯具等都具有隔爆结合面。安装隔爆结合面时应注意：

发现设备外壳有变形、裂痕或损坏的，应停止使用；紧固螺丝不得缺少，螺丝的防松垫片不得丢弃；隔爆结合面拆卸时应朝上放置，防止沙、土污染结合面；结合面要轻拿轻放，防止摔坏，结合面上的橡胶垫片不得丢弃。

2.2.5.3防爆电器设备整体安装

防爆电气设备安装应平稳、牢固，满足车辆正常运行情况下振动冲击时的使用要求。为了满足车辆美观、舒适要求，电气设备的布线尽量不外露，采用隐藏布线的方式。

2.2.6电缆穿隔装置的使用

为了防止产品泄漏时产品有毒有害气体危及人身安全，在电缆穿过防爆间和生活间之间的墙壁或地板时，应进行严格的密封。我们可以采用打胶密封或采用专业的电缆和管道穿隔密封系统。

3.总结

通过对带防爆间特种产品运输车设计、施工的深入研究，我们认为：为了提高车辆在产品运输过程中的可靠性和安全性，车辆设计过程中需要从总体、内装和电气方面进行综合考虑，分析结果如下：

a.在进行车辆总体设计时必须将产品间布置于车辆的一端；

b.在进行内装和设备系统设计时需要进行车辆的防静电设计；

c.车辆产品间与生活间之间设置隔爆墙；

d．在进行电气系统设计时，应尽量减少产品间内电气设备的品种和数量，从而降低火灾爆炸的危险；

e.为了保证产品运输时，车辆生活区工作人员的安全，在电缆穿过防爆间和生活间之间的墙壁或地板时，应进行严格的密封防护。

参考文献：

[1] 许启进.防爆灯具的选型、安装及使用.电气防爆，2007

[2] 杜拥军.浅谈油气田隔爆电气设备的安装与维修.科技博览 

1

[1]作者简介：王新，女，工程师，现担任轨道车辆项目管理工作。联系电话：13739831890。

[2]作者简介：孙利苹，女，工学学士学位，高级工程师，主要从事轨道车辆研发设计工作。曾参与设计多种车型的车辆设计工作。联系电话：13043150710。