電傳動自卸車全自動滅火系統設計與應用

楊旭輝

摘要：電傳動自卸車是露天礦山物料運輸的主要設備，發生安全問題，將會給礦方造成很大的人力、物力損失。礦車通常三班24小時作業，作業周期長、負載率高，高溫著火源多，火災事故需要重點預防。本文以某220 噸級電傳動自卸車為例，論述了自卸車的安全使用問題，自卸車著火的三要素，闡述了全自動干粉滅火系統的特性要求、參數指標和維保要求。

關鍵詞：自動滅火;干粉;自卸車

Abstract： Electric drive dump trucks are the main equipment for material transportation in open-pit mines. Safety problems will cause great loss of manpower and material resources to the mine. Mine trucks usually operate 24 hours a day in three shifts， with long operating cycles， high load rates， and high-temperature ignition sources. Fire accidents need to be focused on prevention. This article takes a 220t-ton electric drive dump truck as an example， discusses the safe use of dump trucks， the three elements of the dump truck catching fire， and elaborates the characteristics， parameters， and maintenance requirements of the automatic dry powder fire extinguishing system.

Key words： automatic fire extinguishing;dry powder;dump truck

0? 引言

礦用電傳動自卸車通常應用于千萬噸級以上露天礦山、大型水庫水壩建設等，用于剝離物、煤炭、有色金屬等物料的運輸任務。但自卸車因承載量大、銷售價格高、生產難度大等特點，國外只有小松、日立、卡特彼勒和利勃海爾等幾家大型工程機械制造商具備設計生產能力[1]。國內徐工集團、北方股份、湘電重裝、中冶集團等企業也進入礦山機械領域，與國際礦車巨頭同臺競技。

根據國家十二五、十三五規劃綱要要求及礦山客戶降本要求，電傳動自卸車逐漸向著大噸位化、智控化和高可靠性的方向發展，礦車的承載能力已可高達400噸，安防系統、無人駕駛等智控水平逐漸提升，整車使用壽命已逐漸提升至7～8萬小時。FM全球保險調查的1985-2002年期間的重型車輛事故中，43%是由于火災事故導致的[3]（見圖 1），所以礦車的安全使用顯得尤為重要。礦車的安全使用是綜合管理問題，一方面，礦山上“四班三倒”的高負荷作業，導致動力排氣系統、制動系統和液壓系統處于高溫工作狀態。另一方面，自卸車本身性能和司機駕駛水平良莠不齊，礦區道路坡度大，采礦點和排土場路面平整度差，自卸車頻繁制動、啟動;裝載時，物料偏載、超載和沖擊載荷等，導致部分元器件異常損壞;特別是高壓膠管、電氣線束和密封件，一旦損壞，高溫、高壓的油液在瞬間噴射到高溫部件（如發動機蝸輪增壓、發電機、制動盤等）后將引發設備火災，甚至造成人員傷亡的重大安全事故 [2-3]。所以礦車自動滅火系統已成為大噸位礦車的必備配置。本文以某220噸級電傳動自卸車為例進行全自動干粉滅火系統設計。

1? 著火三要素及礦車主要危險點

1.1 火源

發動機功率高達2800kW，負載率高，作業時間長，發動機的渦輪增壓部位溫度可達600℃左右，且自卸車的排氣管、制動器、液壓泵、電阻柵極片等都屬于高溫部件，是自卸車起火的火源。

1.2 可燃物

自卸車所加注的使燃油、液壓油、機油、橡膠制品和線束等都是形成火災的可燃物。

1.3 助燃物（氧氣）[2]

因自卸車上所有部件均暴露在空氣中，在運行過程中，若某可燃部件溫度急劇升高就有可能發生火災事故，所以為了防止火災的發生就應該避免燃燒三要素同時產生。礦車主要危險點主要包括：發動機（渦輪增壓、排氣管及消音器、燃油管）、發電機、電阻柵、前后橋制動器、液壓泵閥組、高壓軟管、橡膠線束、蓄電池、液壓油箱和燃油箱出口等[4]。

2? 全自動干粉滅火系統設計

某220噸級電傳動自卸車設計使用全自動干粉滅火系統（配CF210探測系統），使用4個30磅的干粉罐，配備16個噴頭，采用10個保護發動機部位（8個上側，2個后側）、2個保護電機、2個保護液壓泵、1個保護舉升分配閥、1個保護高壓濾芯。

采取自動電啟動和手動啟動兩種方式，啟動裝置分別安裝在駕駛室中控臺（手自一體）和樓梯口（手動啟動）位置。感溫電纜布置在發動機頂部和液壓泵室頂部。當系統通過感溫電纜探知有火情時，駕駛室顯示模塊響應報警，在一定延時時間后，系統自行噴放。或當司機確認火情后，可以直接手動啟動該按鈕（直接按下噴放按鈕或拔掉插銷，按下手動啟動器即可）來打開驅動氮氣瓶上的電啟動器，從而打開該組滅火系統的藥劑罐撲滅火災（見圖2）。

3? 滅火系統組成及特性參數

3.1 滅火系統組成

自動干粉滅火系統由藥劑存儲和噴放設備、報警和控制設備等組成。系統主要包括顯示模塊、控制模塊、感溫探測線、探測三通、釋放線、遠程手動啟動器等（見圖3）。

藥劑存儲和噴放設備主要包括：干粉罐、驅動氮氣瓶、驅動氮氣瓶支架、執行器、釋放軟管、噴頭等。

報警和控制設備主要包括：顯示模塊、控制模塊、線性感溫電纜、探測線、探測三通、釋放線、釋放三通、遠程手動啟動器。

3.2 全自動干粉滅火系統特性參數

①環境設計溫度：-40℃至+85℃。

②管路的安裝執行：1：3原理及最長支管管路不超過5.5m。

③系統的噴放時間：12.5s。

④系統啟動氣壓：1800psi。

⑤滅火藥劑量為：100磅（45.36公斤）干粉藥劑。

⑥噴射剩余率：小于5%。

⑦爆破膜釋放壓力：150psi。

⑧控制模塊內置電源：3.6V鋰電池。

⑨線性感溫電纜探測溫度：180℃。

⑩外接電源：24V。

4? 滅火系統的維護保養

滅火系統應定期進行維護保養，維護保養分為三種：日常維護保養、年度維護保養、系統噴放維護保養。

4.1 日常維護保養

①確認連接電纜是否出現破損和脫落;

②確認顯示模塊內電池是否有電;

③確認模塊指示燈是否顯示正常;

④確認啟動器的銷子正常鎖緊啟動器。

4.2 年度維護保養

年度維護保養是指除了日常維護保養之外，還需做以下維護：

①檢查氮氣瓶及干粉罐內藥劑是否在有效標準內;

②檢查啟動器的開啟機構是否靈活;

③檢測系統電控系統聯動是否正常。

4.3 噴放維護保養

當滅火系統噴放、滅火完成后，應及時通知廠家，進行現場檢測和修復，將系統恢復正常。滅火系統發生噴放以后，應對以下項目檢查及更換：

①對探測系統進行恢復，主要更換感溫電纜和電池;

②檢查管路是否被燒毀或者因其他原因破壞，確保恢復后的管路連接正確;

③清潔啟動器，啟動器開啟機構靈活，能有效啟動;

④檢查氮氣瓶是否破壞。

5? 結束語

全自動干粉滅火系統能在火災發生時通過感溫電纜自動檢測啟動或人工啟動，響應速度快，16個噴頭同時觸發，能瞬間覆蓋整個危險區域，對撲滅初期火災效果非常顯著。此自動滅火系統性能可靠、靈敏度高，降低了礦車運行的安全風險，是保證電傳動自卸車安全、可靠運行的重要保障，是220噸級以上礦車的標準配置。

參考文獻：

[1]李勇，楊耀東.礦用電動輪自卸車的概況及未來發展趨勢[J].礦山機械.2010，14：15-16.

[2]劉建明.630E電動輪汽車自動滅火技術的應用與改進[J].露天采礦技術，2009，3：52-57.

[3]趙波，等.交流傳動電動輪自卸車結構與設計[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[4]修孝廷，謝和平，戈超.大型礦用電傳動自卸車集中滅火系統的設計與應用[J].建設機械技術與管理，2018，12.