楊建雷

（山西煤炭運銷集團店上煤業(yè)有限公司， 山西 高平 048400）

引言

隨著科學技術的發(fā)展，工程建設施工中的機械化程度和自動化程度也越來越高。機械生產(chǎn)、運輸設備已成為工程施工不可缺少的重要工具，被廣泛應用于建筑、水利、工礦工程等各個領域。使用機械設備提升工程效率，首先要保證機械設備的使用安全。在機械方案設計中，要嚴格遵守相關規(guī)定標準，積極采用先進的防爆技術，提升設備使用安全性。

1 工程機械防爆技術的研究進展

在工程機械防爆設計的要求下，防爆裝載機的研究取得了新的進展。防爆裝載機屬于裝載機的一種，由動力系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)等部分組成，并且能夠滿足相關標準中對其進氣、排氣和電氣防爆等方面的要求，能夠確保柴油發(fā)動機在工程中的安全使用，設計與應用主要取得了以下幾方面的進展：

1）人機工程學的應用，使人與設備、環(huán)境高度協(xié)調(diào)，設備操作能夠符合人的生理和心理需求，減輕操作負擔，比如大型防爆裝載機的駕駛室要有隔音、防振、防落石和傾覆等方面的保護性設計。

2）自動化程度不斷提高，能夠通過控制中心對多臺機械設備進行集中控制，根據(jù)工作參數(shù)信號，調(diào)節(jié)和控制噴油量、噴油定時。自動化潤滑系統(tǒng)的應用能夠解決工程機械易磨損的問題，此外自動換擋也是防爆裝載機的主要發(fā)展方向之一[1]。

3）生產(chǎn)能力得到大幅度提升，防爆裝載機的功率、載重量和速度都有所提升，鏟斗作業(yè)的裝滿系數(shù)明顯提升，能夠做到一次裝滿，減少作業(yè)時間。

4）由于采用了自動集中潤滑系統(tǒng)等自動化維護技術，使設備的維護管理更加及時，維護工作量明顯降低，從而使設備保持最佳運行狀態(tài)。

5）新動力系統(tǒng)的研究也取得了一定進展，比如由水電解產(chǎn)生的氫氣作為原料的燃料電池動力系統(tǒng)，排放物為水蒸氣，不僅能夠提升設備安全性，還能夠降低環(huán)境污染[2]。

2 工程機械防爆技術方案設計

2.1 進氣系統(tǒng)防爆設計

在進氣系統(tǒng)中安裝進氣阻火器可以防止氣缸回火引燃易燃氣體導致的爆炸。進氣阻火器安裝在進氣門位置，在進氣歧管與空氣濾清器之間。進氣阻火器由帶有細小孔隙的固定材質(zhì)組成，孔隙孔徑要盡可能小，使火焰通過孔隙后被分成眾多的細小火焰，從而被快速熄滅。阻火器主要有傳熱作用和器壁效應，由于孔隙傳熱面積大，火焰通過后在熱交換過程中溫度快速下降而被熄滅。器壁效應則是組織燃燒和爆炸的激發(fā)分子，破壞火焰燃燒條件，達到防爆目的。

根據(jù)相關標準規(guī)定，防爆柴油機在進氣口和排氣口位置均要設計阻火器，且滿足易裝配、易清洗、易檢修維護等要求。阻火器由外殼和阻火元件兩部分組成，要使用耐高溫、耐磨損和耐腐蝕的材料?？蚣芨舯Y合面有效寬度應在25 mm以上，且不能在結合面內(nèi)鉆孔。柵欄板平面度不能超過0.15 mm，厚度應大于1 mm，氣流方向寬度應大于50 mm，相鄰欄板間隙不能超過0.5 mm。若珠型阻火器的球體直徑為5 mm，則氣流方向填充厚度應大于60 mm，若球體直徑為6 mm，則填充厚度應大于90 mm，確保裝配完成后球體不會出現(xiàn)松動。

此外，還要做好進氣彎管和進氣歧管的防爆設計。由于原進氣系統(tǒng)中，空氣濾清器屬于非防爆結構，對其進行防爆處理也不現(xiàn)實，在保留空氣濾清器的情況下，需要對進氣彎管、進氣歧管以及兩者結合面進行防爆設計。原設計中的橡膠管套連接方式不符合防爆要求，需要對進氣彎管進行重新設計，在不改變外形的條件下，改為法蘭盤式連接，其端面尺寸為28.5 mm，管壁內(nèi)墻與螺栓孔壁之間的最小距離為15.5 mm。進氣彎管和進氣歧管連接端面的尺寸設計也要符合防爆要求。進氣歧管是直接連接柴油機機體的結構，與柴油機缸蓋的進氣接口接合面尺寸有效寬度應大于13 mm，隔爆接合面內(nèi)部邊沿與螺栓孔邊沿最小距離為9 mm。此外，還要對歧管空氣濾清器安裝凸臺加以調(diào)整，以便于阻火器的安裝。

2.2 排氣系統(tǒng)防爆設計

在工程機械中，排氣系統(tǒng)是車輛底盤的重要結構，將發(fā)動機產(chǎn)生的廢氣快速、順暢的排出，確保發(fā)動機處于最佳運行狀態(tài)。排氣系統(tǒng)的設計要滿足車輛底盤布局的要求和相關標準中的防爆設計要求。排氣系統(tǒng)由排氣管路、排氣歧管、支撐構件和消聲器等部分組成。相關規(guī)定要求，柴油機表面溫度不能超過150℃，排氣出口的溫度不能超過70℃。

排氣系統(tǒng)防爆設計主要包括以下幾個方面：

1）水夾套排氣歧管的設計。該部分結構由夾套和歧管兩部分組成，排氣歧管不直接與外界環(huán)境接觸，與殼體構成中間封閉空腔，其中流通冷卻水，用以降低廢氣溫度。為滿足排氣系統(tǒng)的基本功能要求，在設計中將排氣歧管冷卻水道與氣缸蓋的冷卻水道相連，在循環(huán)水泵作用下，引導冷卻水進行整個循環(huán)系統(tǒng)，持續(xù)對排除廢氣進行降溫。在循環(huán)冷卻水和間隔包覆的作用下，確保排氣歧管外殼溫度不會過高。在排氣歧管出口設計上，各接合面設計都要符合防爆要求，出口應高于接合面5 mm以上，進氣口處設置相應的5 mm凹槽，采用彎曲接合面設計，確保管道的密封性，防止高溫廢氣泄漏。

2）冷卻凈化水箱的設計。該裝置的主要作用是消焰、降溫、降塵，安裝在阻火器前，采用防爆設計結構，隔爆接合面寬度應在25 mm，接合面有效寬度大于13 mm，距離螺孔邊沿寬度大于9 mm。此外還要設置水位標志，采用玻璃窗口，窗口面積為25 cm2。為確保冷卻凈化水箱正常發(fā)揮作用，其安裝位置應盡量靠近裝載機底部，從而利用高度差進行補水。

3）熱交換器的設計，采用固體間壁對不同溫度流體進行隔離，利用避免導熱性能進行熱量交換。采用熱交換器可以對排氣溫度進行進一步冷卻，介紹冷卻水箱體積，從而節(jié)省車身空間。

2.3 電源裝置防爆設計

防爆電源裝置由蓄電池箱、隔爆型插銷連接器和連接線等部分組成，在箱內(nèi)利用催化劑進行消氫，并安裝有減壓通風裝置，在箱外進行氫氣量監(jiān)測，具有自動斷電報警功能，可以滿足工程機械防爆要求。其中，防爆蓄電池箱的設計要滿足以下幾點要求：一是外殼機械強度要能夠承受75 J以內(nèi)的沖擊能量，在承載能力范圍內(nèi)，不會發(fā)生變形或絕緣脫落現(xiàn)象；二是在蓄電池以外、電源裝置以內(nèi)的任何部分，氫氣濃度不能超過0.3%；三是箱體內(nèi)壁的噴涂厚度應大于0.5 mm，使用硫化貼膠或塑料材料，確保絕緣電阻大于5 MΩ；四是在箱底設置好排液孔，及時排除沖洗給水和酸液。

3 結語

工程機械防爆技術的應用可以有效提升工程機械設備的使用安全性，防止因機械構件處于非正常運行狀態(tài)而發(fā)生爆炸等危險事故。通過對機械研究進展的分析可以看出，目前機械防爆設備的人機交互性能和自動化程度均取得了大幅度提升，在工程中具有極高的應用價值。通過對進氣、排氣、電源等關鍵部位進行防爆設計，可以降低爆炸風險，為工程施工安全提供保障。

參考文獻

[1]李俊仁.油氣懸掛技術在礦用膠輪車上的應用[J].汽車實用技術，2012（2）：6-8.

[2]李文明，賀利樂.工程機械遙控技術[J].工程機械與維修，2014（1）：130-133.