化工危險品物流運輸液壓車設備改進研究

張子文，張 蕊 （天津渤海職業技術學院，天津 300402）

0 引 言

我國對化工危險品的運輸，多使用傳統液壓車或大型汽車進行運輸活動。由于傳統液壓車雖然能夠完成對化工危險品的運輸，但運輸過程中，化工危險品極易發生爆炸現象，降低化工運輸的安全性能，嚴重限制了我國化工產品運輸行業的進一步發展[1]，為此化工危險品物流運輸設備需要進行改進研究。以液壓車為改進代表，針對傳統液壓車性能的不足，對其各個執行部件進行優化設計，通過設置液壓車運行過程中的各項參數，調節液壓車廂的溫度保持在合理范圍內，并對液壓車的泵源回路、高壓回路和油箱回路的進行優化設計，降低液壓車運行過程中的風險程度。通過實驗論證分析的方式，確定本文改進的液壓車的有效性，在進行對化工危險品的運輸時，能夠解決傳統液壓車的一系列難題，降低運輸過程中的危險程度，從而保證化工危險品物流運輸的安全性能。

1 化工危險品物流液壓車改進設計

化工危險品物流運輸設備的改進，以液壓車為改進重點，對其執行部件進行該機設計。傳統運輸設備由于額定功率過低[2]，導致其運輸速度和負載能力不能達到理想狀態，因此，改進時要注意提高其功率輸出，還要對泵源、高壓輸出回路及油箱回路進行及時檢測，保持液壓車的啟動頻率和換向功率的穩定性，各個執行部件可獨立運作。在不考慮其他執行部件控制性能的前提下，液壓車改進的基本結構如圖1所示。

圖1 液壓車改進結構

2 化工危險品液壓車存儲部件改進

控制液壓車各個執行部件的總體結構由牽引底盤、牽引桿、框架和環控設備組成，設計其外形尺寸長為1 600mm，寬為1 000mm，高為1 080mm；整裝質量為1 050kg。

設置液壓車恒定功率為2 000MPa[3]，額定工作壓力為28MPa，檢測過程中的最高工作壓力可達35MPa，對液壓車額定電壓的改進，有利于保持液壓車處于穩定運行的狀態，減少化工危險品發生易燃易爆的現象，運輸過程中的壓力電液比例可隨著運行狀態的變化而調整，車身設置帶有數字信號的放大器，以便隨時觀察運行狀態下的車身電壓的變化。液壓車控制系統的安全壓力設定為31.5MPa，并在0～36MPa之間進行隨時調節，根據實際運行情況對運行功率進行計算：

設置運行狀態下的輸出回路電壓為20MPa，每個線路的輸出流量可達到60L/min，液壓車的輸出回路運行功率表示為：

式中，W1代表液壓車運行狀態下的功率；P代表回路的輸出功率；Q代表每個線路的輸出功率。

設置油箱回路的運行電壓為22MPa，每條線路的輸出流量為70L/min[4]，則液壓車油箱回路的運行功率為：

根據對式（1）與式（2）的分析計算，那么改進后的液壓車的恒定功率就可以設定為2 000r/min；額定轉速設定為2 200r/min；最大輸出流量設定為70mL/min；各回路的輸出壓力設置為2MPa。

采用三相式靜音變頻電動機作為液壓車油泵的專用發電機，通過變頻器進行自動變頻控制，完成對輸出轉速的調節，進而為油泵提供充足的電力供其運行，改進后的變頻式發動機優勢在于，在運輸化工危險品過程中，可以根據周圍環境的變化自動調節油泵電力，避免因發電造成的熱量過高導致化工產品出現易燃易爆現象。液壓車在運行過程中，發電機的工作電壓三相均為380VAC，運行狀態下的轉速為2 400r/min，運行狀態下的轉動頻率為80Hz。

液壓車的輪胎采用實心輪胎，運行過程中的速度可達25km/h，時速運行下可承載1 569kg的重量，適合在任何高負載的條件下使用[5]，在運輸化工產品時，不必擔心因化工產品重量過高而導致輪胎損壞。實心輪胎有極高的耐刺穿性，路面有破壞性障礙物時都可以有效阻擋，進一步提高化工危險品運輸效率。

暖風機由電加熱管和低噪聲鼓風機及溫控系統組成，分為自然風、全功率加熱和半功率加熱三檔設置，能根據周圍環境溫度的變化調節風力及風向，保證液壓車廂內的溫度不高于化工產品的爆炸點，隨時進行溫度調節，將車廂溫度保持在20℃～40℃范圍內，有利于化工產品的保存和運輸，暖風機還具有超溫自動斷電的安全保護功能，進一步提高化工危險品物流運輸的安全性能。

在改進化工危險品物流運輸設備過程中，采用氣囊式蓄能器。氣囊式蓄能器體積小、重量輕，但容積大，可以儲存十分充足的能量[6]；且氣囊式的蓄能器在液壓車運輸過程中的慣性小、反應靈敏，能夠很好的進行對液壓車能量的控制。只設置一個充氣閥口，保證氣囊的密封性，在一次完全的充放氣活動內，能長時間地保存能量，且充氣過程方便，只需對準充氣閥口，打開開關，便可自動進行充放電作業，適用于對液壓車的能量貯存和吸收。

散熱器采用鋁制板材為基礎材料，下部設置一個風機，提升散熱器的散熱能力。主要參數如下：換熱量為24KW；運行狀態下的恒定壓力為3.0MPa；待機狀態下的恒定壓力為4.5MPa；風機的恒定電壓為220V；運行功率為750W。

化工危險品的運輸設備的改進不同于其他運輸設備，還要專門設置一個固體污染度在線檢測儀，采用在線式顆粒計數器作為污染度檢測儀的核心部件，并事先設置等油液標準，一旦液壓車廂內的化工危險品出現泄漏、損壞等現象，檢測儀便可自動報警并給出相應的污染等級；實時檢測的污染數據傳送至液壓車的控制系統，以便技術人員實時掌握液壓車廂內化工危險品的污染程度并采取應對措施，減少化工危險品的損壞，提高運輸過程中的安全性。

3 化工危險品液壓車穩定性能參數改進

液壓車的性能參數設置過程中，由于傳統運輸設備不適應現代化工產品的運輸，因此要加強對壓力、流量和污染度等級的分析與研究，并結合化工產品的特點，對這3個參數進行改進。

液壓車的壓力改進以運輸狀態下的輸出壓力等級為標準，確定高壓狀態下的輸出壓力為28MPa，則改進后的液壓車的高壓元件等級就要最低設置為31.5MPa；液壓車的回油壓力為0.6MPa，因此可確定液壓車元件及附件的回油壓力最低設置為1.6MPa。

液壓車的流量改進重點在于保證各個回路同時輸出流量要低于液壓車實際所需的最大運行流量，按照液壓車回路的輸出流量70L/min計算，則改進后的液壓車的最大輸出應設置為140L/min，各個液壓車的元件及其附件流量應最高設置為140L/min。

液壓車的污染度等級改進以固體污染度在線檢測儀為標準，設置的檢測儀的最高污染程度為56MPa，則當液壓車廂內的混合污染濃度達到56MPa時，便可進行自動報警并確定污染源的成分，縮短技術人員進行檢測的范圍，提高運輸過程中的安全性能。

4 化工危險品液壓車回路優化

液壓車的回路設計間主要包括對泵源回路、高壓回路和油箱回路的設計，各個回路相互并聯，共同合作完成對液壓車的啟動。液壓車的回路設計流程如圖2所示。

泵源回路主要改進方向在于對主泵和輔泵的設計，主泵源恒定電壓設置為28MPa，輸出流量為140L/min；設置單向閥用于對泵源回路的壓力控制，防止出現因回路壓力過高造成的泵源回路線路損壞。設置電磁卸荷閥用于對泵源回路的卸荷，保證各泵源回路運行狀態下的流量輸出。

圖2 液壓車回路設計流程

高壓回路的輸出流量范圍設置為0～140L/min，其蓄能器以單向主閥和雙向主閥共同調節，液壓車在負荷狀態下采取循環散熱裝置進行散熱，保證各個回路間的散熱流暢。

油箱回路設置油箱最大容量為140L，并在油箱頂部設置空氣濾管、油標、轉接接頭和液位報警開關等控制元件。當油箱周圍的大氣環境中，出現過多雜質，濾管就會自動過濾空氣中的其他雜質[7]，保證清潔的空氣流入油箱內；當油箱液位過低時，液位報警就會自動打開并啟動報警裝置，并使液壓車停止運行；轉接接頭的作用在于提高油箱的油量運輸，一旦出現接口堵塞現象時，另一端的接口便會直接開啟進行油量運輸。加油回路在運行狀態下仍能保持對油箱回路的油量傳輸，油液從油箱出發，通過泵源進行輔助加壓，將油液注入至液壓車的發動機，完成液壓車的啟動與運行。

5 實驗論證分析

為保證本文改進的化工危險品運輸設備的有效性，進行實驗論證，實驗論證采用相同的環境變化的路段和地區，具有相同性質和質量的化工危險品進行運輸論證實驗。為保證實驗的嚴謹性，采用傳統液壓車進行化工產品的運輸作為實驗論證對比，對兩種液壓車在運行狀態下的參數進行對比。其實驗論證結果如表1所示。

表1 實驗論證結果對比

根據表1數據的顯示可知，改進后的液壓車在運輸化工危險品過程中其性能變化要明顯優于傳統液壓車的性能。兩種液壓車在運行狀態下的壓力保持不變，改進后的液壓車的流量可調范圍要比傳統液壓車的流量可調范圍低55L/min，相當于降低了流量可控范圍的一半；且改進后的液壓車各個執行部件采用獨立設計，當某一部件發生故障時不會引起其他部件的損壞；改進后的液壓車的體積要低于傳統液壓車體積的10m3；重量也比傳統液壓車低5 532kg。因此可以分析出，本次改進的液壓車具有極大優勢，可以在運輸過程中，減輕車身負擔，提高運輸效率，并且通過各個回路的優化提高化工危險品物流運輸的安全性能。

6 結束語

本文對化工危險品物流運輸設備的改進方法進行分析，以液壓車為改進對象，對其執行部件、性能參數及各個回路進行優化設計。實驗論證表明，本文改進的液壓車具備極高的有效性，可以降低化工危險品的易燃易爆現象，提高運輸效率，從設備改進入手進一步解決了當前化工危險品運輸的難題，希望本文的研究能夠為我國化工危險品物流運輸設備的發展提供理論依據和參考。