爆炸性环境用AGV车辆点燃危险辨识及防爆性能合格评定要求

发布日期：2023 / 08 / 15

随着现代工业生产智能化水平的不断发展和本质安全水平的不断提升，AGV车辆越来越广泛地应用于工业生产的物料搬运与流转环节。对于存在易燃易爆危险场所的特殊行业，则需要使用具备防爆性能的AGV车辆，其除了能智能、高效、准确地完成物料搬运与流转外，还需在作业过程中不能产生点燃源，消除火灾爆炸事故风险。防爆AGV车辆发展初期，其导向系统、安全系统和无线通信系统存在电磁波和超声波点燃危险一直是制约生产企业的难题。初期防爆AGV车辆防爆性能检验主要参考GB19854—2005《爆炸性环境用工业车辆防爆技术通则》。GB/T37669—2019《自动导引车（AGV）在危险生产环境应用的安全规范》发布实施后，对电气防爆、机械防爆、电磁波辐射和光辐射安全性能以及静电安全性能进行了系统的规定，但关于防爆AGV车辆点燃危险的识别、非电气点燃危险的评定和防爆性能认证模式未提出详细的指引和参考方法。欧洲防爆AGV车辆作为成套防爆工业设备，需按照IEC60079系列防爆标准进行整体检测和合格评定，并符合欧盟CE认证防爆ATEX指令（2014/34/EU）认证要求。目前我国防爆AGV车辆仅是依据GB/T37669—2019、GB/T19854—2018《爆炸性环境用工业车辆防爆技术通则》和GB/T3836系列防爆基础标准进行等同于型式试验的防爆合格证检验，对防爆AGV车辆制造企业的工厂质量保证能力尚未覆盖。因此，结合防爆AGV车辆的结构特征系统分析防爆AGV车辆的点燃危险源并进行相应的防爆设计和合格评定，对提高防爆AGV车辆的防爆安全性能具有重要意义。

一、防爆AGV车辆点燃危险辨识与防爆技术
1.1 主要结构与点燃源辨识
AGV车辆按照结构和用途分为承载型AGV、牵引型AGV和叉车式AGV。总体上防爆AGV车辆主要结构包括行走驱动系统、控制与导向系统、动力系统、安全系统、无线通信系统和车体。依据GB/T25285.1—2021《爆炸性环境爆炸预防和防护第1部分：基本原则和方法》点燃源类别，结合防爆AGV车辆的结构和运行特征，其作业过程中可能存在的点燃危险分析见表1。

表1 防爆 AGV 车辆主要结构及点燃源分析

1.2 点燃源预防与防爆技术措施
1.2.1 点燃源预防基本原理
基于防爆设备EPL保护等级与预防不同工况点燃源的对应关系，可按照不同区域防爆AGV车辆的防爆等级对表1中不同点燃源类型进行进一步分析和评定，并提出相应的防爆技术措施消除点燃危险或将点燃危险降至最低限度，进而满足爆炸危险场所相应的防爆类别和级别。不同危险区域防爆AGV车辆点燃源预防措施基本原理和流程如图1所示。目前0区/20区AGV车辆防爆电池组技术和行走驱动系统机械碰撞与摩擦非电气防爆技术尚不成熟，应用场景也比较少见。因此，防爆AGV车辆还仅限于适用于1区/21区和2区/22区。

图1 不同防爆级别 AGV 车辆点燃源预防措施基本原理和流程

1-正常运行过程中不会出现点燃源；2-预期故障状态下不会出现点燃源；3-罕见故障状态下不会出现点燃源；4-在预期故障和罕见故障状态下，采取冗余系统或失效保护系统避免点燃源；5-在罕见故障系统下，采取单个系统避免点燃源；6-在预期故障系统下，采取单个系统避免点燃源；7-无须采取措施

1.2.2 主要防爆技术措施
根据表1可知，防爆AGV车辆主要点燃源涉及电气设备和元件产生的火花和高温、机械运动产生的摩擦火花和热表面、射频电磁波、光辐射电磁波、超声波和静电6类。按照图1点燃源预防措施基本原理和要求，结合最新IEC60079系列和GB/T3836系列防爆基础标准以及GB/T19854—2018和GB/T37669—2019防爆车辆专业标准，将适用于1区/21区和2区/22区防爆AGV车辆的防爆技术分析总结如下。

1）电气设备和元件产生的火花和高温。防爆AGV车辆电气设备和元件产生的火花和高温，可按照IEC60079系列、GB/T3836系列相应的电气防爆类型将电机、开关、控制仪表、电池组、照明灯、报警器、传感器和通信元件设计或选用为d型、e型、i/iD型、n型、m/mD型、t型或符合防爆类型的防爆电气部件。不同的防爆电气部件设计或选用后，以所有部件对应最低的防爆级别和温度组别即确定电气部件部分的防爆级别和温度组别。对于防爆型电池组一般设计成隔爆型、增安型或粉尘防爆t型，蓄电池的类型应符合GB/T3836.1—2021《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》中23.3条和GB/T3836.2—2021《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》中附录E的要求；对于粉尘防爆t型蓄电池应选用密封型电池元件。

2）机械运动产生的摩擦火花和热表面。防爆AGV车辆机械运动产生的摩擦火花和热表面主要涉及非电气防爆技术，其主要采取以下3种预防技术。①预防措施1：不形成点燃源。传动齿轮、负载装置接触面选用不锈钢、铜、铜合金或类似无火花材料。制动器机械结构设计成隔爆外壳型“d”或结构安全型“c”。滚动摩擦轴承保持润滑和密封良好。②预防措施2：不形成有效的点燃源。例如，控制AGV车辆行驶速度，如车辆运行速度不大于1m/s；机械旋转运动部件和其他部件之间的间隙设计成不小于运动部件直径的1/100mm，且最低不小于1mm；设置温度监测保护装置，在减速箱轴承、制动器等产生摩擦高温的表面设置温度监测控制装置，控制危险高温的形成。③预防措施3：将爆炸性环境与点燃源隔离。按照非电气防爆技术将制动器设计成液浸型“k”，减速箱设计成限流外壳型“fr”。

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