爆炸性環境用AGV車輛點燃危險辨識及防爆性能合格評定要求

發布日期：2023 / 08 / 15

隨著現代工業生產智能化水平的不斷發展和本質安全水平的不斷提升，AGV車輛越來越廣泛地應用于工業生產的物料搬運與流轉環節。對于存在易燃易爆危險場所的特殊行業，則需要使用具備防爆性能的AGV車輛，其除了能智能、高效、準確地完成物料搬運與流轉外，還需在作業過程中不能產生點燃源，消除火災爆炸事故風險。防爆AGV車輛發展初期，其導向系統、安全系統和無線通信系統存在電磁波和超聲波點燃危險一直是制約生產企業的難題。初期防爆AGV車輛防爆性能檢驗主要參考GB19854—2005《爆炸性環境用工業車輛防爆技術通則》。GB/T37669—2019《自動導引車（AGV）在危險生產環境應用的安全規范》發布實施后，對電氣防爆、機械防爆、電磁波輻射和光輻射安全性能以及靜電安全性能進行了系統的規定，但關于防爆AGV車輛點燃危險的識別、非電氣點燃危險的評定和防爆性能認證模式未提出詳細的指引和參考方法。歐洲防爆AGV車輛作為成套防爆工業設備，需按照IEC60079系列防爆標準進行整體檢測和合格評定，并符合歐盟CE認證防爆ATEX指令（2014/34/EU）認證要求。目前我國防爆AGV車輛僅是依據GB/T37669—2019、GB/T19854—2018《爆炸性環境用工業車輛防爆技術通則》和GB/T3836系列防爆基礎標準進行等同于型式試驗的防爆合格證檢驗，對防爆AGV車輛制造企業的工廠質量保證能力尚未覆蓋。因此，結合防爆AGV車輛的結構特征系統分析防爆AGV車輛的點燃危險源并進行相應的防爆設計和合格評定，對提高防爆AGV車輛的防爆安全性能具有重要意義。

一、防爆AGV車輛點燃危險辨識與防爆技術
1.1 主要結構與點燃源辨識
AGV車輛按照結構和用途分為承載型AGV、牽引型AGV和叉車式AGV。總體上防爆AGV車輛主要結構包括行走驅動系統、控制與導向系統、動力系統、安全系統、無線通信系統和車體。依據GB/T25285.1—2021《爆炸性環境爆炸預防和防護第1部分：基本原則和方法》點燃源類別，結合防爆AGV車輛的結構和運行特征，其作業過程中可能存在的點燃危險分析見表1。

表1 防爆 AGV 車輛主要結構及點燃源分析

1.2 點燃源預防與防爆技術措施
1.2.1 點燃源預防基本原理
基于防爆設備EPL保護等級與預防不同工況點燃源的對應關系，可按照不同區域防爆AGV車輛的防爆等級對表1中不同點燃源類型進行進一步分析和評定，并提出相應的防爆技術措施消除點燃危險或將點燃危險降至最低限度，進而滿足爆炸危險場所相應的防爆類別和級別。不同危險區域防爆AGV車輛點燃源預防措施基本原理和流程如圖1所示。目前0區/20區AGV車輛防爆電池組技術和行走驅動系統機械碰撞與摩擦非電氣防爆技術尚不成熟，應用場景也比較少見。因此，防爆AGV車輛還僅限于適用于1區/21區和2區/22區。

圖1 不同防爆級別 AGV 車輛點燃源預防措施基本原理和流程

1-正常運行過程中不會出現點燃源；2-預期故障狀態下不會出現點燃源；3-罕見故障狀態下不會出現點燃源；4-在預期故障和罕見故障狀態下，采取冗余系統或失效保護系統避免點燃源；5-在罕見故障系統下，采取單個系統避免點燃源；6-在預期故障系統下，采取單個系統避免點燃源；7-無須采取措施

1.2.2 主要防爆技術措施
根據表1可知，防爆AGV車輛主要點燃源涉及電氣設備和元件產生的火花和高溫、機械運動產生的摩擦火花和熱表面、射頻電磁波、光輻射電磁波、超聲波和靜電6類。按照圖1點燃源預防措施基本原理和要求，結合最新IEC60079系列和GB/T3836系列防爆基礎標準以及GB/T19854—2018和GB/T37669—2019防爆車輛專業標準，將適用于1區/21區和2區/22區防爆AGV車輛的防爆技術分析總結如下。

1）電氣設備和元件產生的火花和高溫。防爆AGV車輛電氣設備和元件產生的火花和高溫，可按照IEC60079系列、GB/T3836系列相應的電氣防爆類型將電機、開關、控制儀表、電池組、照明燈、報警器、傳感器和通信元件設計或選用為d型、e型、i/iD型、n型、m/mD型、t型或符合防爆類型的防爆電氣部件。不同的防爆電氣部件設計或選用后，以所有部件對應最低的防爆級別和溫度組別即確定電氣部件部分的防爆級別和溫度組別。對于防爆型電池組一般設計成隔爆型、增安型或粉塵防爆t型，蓄電池的類型應符合GB/T3836.1—2021《爆炸性環境第1部分：設備通用要求》中23.3條和GB/T3836.2—2021《爆炸性環境第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設備》中附錄E的要求；對于粉塵防爆t型蓄電池應選用密封型電池元件。

2）機械運動產生的摩擦火花和熱表面。防爆AGV車輛機械運動產生的摩擦火花和熱表面主要涉及非電氣防爆技術，其主要采取以下3種預防技術。①預防措施1：不形成點燃源。傳動齒輪、負載裝置接觸面選用不銹鋼、銅、銅合金或類似無火花材料。制動器機械結構設計成隔爆外殼型“d”或結構安全型“c”。滾動摩擦軸承保持潤滑和密封良好。②預防措施2：不形成有效的點燃源。例如，控制AGV車輛行駛速度，如車輛運行速度不大于1m/s；機械旋轉運動部件和其他部件之間的間隙設計成不小于運動部件直徑的1/100mm，且最低不小于1mm；設置溫度監測保護裝置，在減速箱軸承、制動器等產生摩擦高溫的表面設置溫度監測控制裝置，控制危險高溫的形成。③預防措施3：將爆炸性環境與點燃源隔離。按照非電氣防爆技術將制動器設計成液浸型“k”，減速箱設計成限流外殼型“fr”。

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