機床火災的特點

CNC精密機床安全應用技術 上海博篤實業有限公司研發的極早期機床自動滅火技術

一、關于CNC機床火災 1、 關于CNC機床火災大多數使用油性切削液的CNC機床，往往存在著較為嚴重的火災隱患，一臺機床如果沒有采取滅火措施，那么大火就會迅速蔓延到鄰近的機械設備或建筑物。即使建筑物內的自動噴水滅火系統啟動工作，也為時已晚，往往會使機床甚至更多的生產設備毀于一旦。常規銑床、車床和磨床都是盡可能以最安全的方式進行專門設計的。但是這些機床大量地應用油基冷卻液，這就很容易受到火災風險的威脅。過高的熱量、錯誤的編程、刀具的故障或其他各種原因，都可以將正常的CNC操作系統瞬間變成一場災難。而對于放電加工設備（EDM）而言，可能會由于介質液面下降或其他異常情況而造成火災。 在任何加工操作中，凡是存在著冷卻油和潤滑油蒸汽的地方，即使是一點火星也會引起爆燃。越來越多自動機床被應用，當一臺機床處于自動化作業或無人化操作時，其發生火災的風險會更高。即使能夠迅速地檢測或撲滅一場小小的火災，但仍然會對機床造成損壞和無法預測的停機時間。如果機床在未經檢查或沒有發現這種火災跡象的情況下，哪怕只是離開很短的一段時間，那么這場小小的火災就會造成機毀，甚至是建筑物被毀滅的惡性事故。 在使用油基冷卻液的機床內發生爆燃時，要求快速果斷地采取行動。然而，人力成本迫使許多工廠不得不讓某些機床實行無人化操作，這極大程度地增加了機床發生火災的風險。然而，即使操作人員在現場的情況下，一臺機床也有可能在很短時間內，完全被爆燃的火焰所吞噬。 我們一直期望雇員們使用便攜式滅火器來控制這種失火局面，但這可能是一個不切實際的期望。即使是一個頭腦最冷靜的操作人員，當機床發生火災時也會手足無措。況且，當一場火災足以損毀一臺機床時，可能會危及到工人的安全。 專門為機床內部防火而設計的機床滅火系統，可以為機床提供合理的保護，這對于傳統屋頂式的外部自動噴水滅火系統而言是無法達到的。 設備自動滅火系統的投入成本只占數控機床中的很少一部分，遠遠低于修復因火災而造成重大破壞所需的維修費用。

二、CNC機床火災分析 可燃物分析： 對于使用油基冷卻液、研磨切削油的CNC機床，通常主要可燃物為機床用油（丙類可燃液體），其它可燃物為少量電線電纜包覆用橡膠。 CNC機床火災燃燒特性分析： 普遍用于機床的用油絕大多數為閉杯閃點60℃以上的丙類可燃液體，其燃燒特性描述為明火并伴隨大量煙霧，加工點引起的熱量聚集，引燃油蒸汽或油霧（氣、液兩相混合物），燃燒特點為閃燃，閃燃放大熱能后會引燃液態油的燃燒，該類燃燒會持續擴大，并附加隨著液體流淌擴大燃燒面。 CNC機床火災溫度特性曲線示意圖： W0-機床空間正常環境溫度單位 ℃（攝氏） T0-機床工作異常計時時間單位S（秒） W1-機床產生明火時的空間環境溫度 T1-機床產生明火，極早期報警開始時間 W2-機床空間環境標準設定火災報警溫度W0+ 30℃ T2-系統啟動滅火開始時間 W3-機床重要機械部件損壞空間環境溫度 T3-重大損失相對應的火災發展時間 W4-機床達到報廢標準的空間環境溫度 T4-機床報廢損失相對應的火災發展時間 注：以上溫度測量點均為機床內部（頂部）最不利熱量傳導點的空間環境溫度。

三、CNC機床火災損失分析 綠色區域 W1明火產生初期，此時著火點明火火焰外延直徑≤30mm，著火點局部溫度已經大于油品的閃點（閉杯），但是由于火災初期熱量發出或輻射量較小，熱量傳導至機床空間環境溫度一般在W0+2℃～W0+5℃。 W2標準設定火災報警溫度W0+ 30℃，考慮到空間環境的溫度波動以及降低誤動作帶來的不必要損失，以及機床火災特點，我們設定年平均機床空間環境溫度+30℃作為火災報警啟動溫度閥值，此時著火點明火火焰外延直徑≤300mm，著火點局部溫度可能超過220℃。 T1-T2火災發展通常時間范圍65S～185S 綠色區域階段的機床火災直接損失通常很小，幾乎可以忽略不記，機床損失主要為因停產造成的間接損失，該階段的生產恢復通常需要0h～2h。 該階段為的滅火階段，該階段滅火損失最少、滅火效率。 黃色區域 W2火災發展期，此時著火點明火火焰外延直徑≥300mm，著火點局部溫度可能超過300℃。 W3通常定為機床重要精密機械的退火溫度-120℃，超過此溫度可能會對機床重要精密機械部分造成不可恢復的損害，例如機床的精度無法滿足加工要求等。此時著火點明火火焰外延直徑≤600mm，著火點局部溫度可能超過600℃。 T2-T3火災發展通常時間范圍55S～245S 黃色區域階段的機床火災直接損失通常為機床內部電器及其配線收到損害，機床重要精密機械未受到不可恢復的損害，以及為因停產造成的間接損失，該階段的生產恢復通常需要1day～7 day。 該階段為傳統滅火技術的滅火階段，該階段滅火損失少、滅火效率高。 紅色區域 W3火災擴大期，此時著火點明火火焰外延直徑≥600mm，著火點局部溫度可能超過600℃。 W4通常定為機床重要精密機械的退火溫度+120℃，此溫度可能會對機床重要精密機械部分造成不可恢復的損害，例如機床的精度無法滿足加工要求等。此時著火點明火火焰外延填滿所有油浸區域，著火點局部溫度可能超過900℃。 T3-T4火災發展通常時間范圍35S～125S 紅色區域階段的機床火災直接損失通常為接近購置新機床費用，以及為因停產造成的間接損失，該階段的生產恢復通常需要大修20day～90 day。 黑色區域 黑色區域階段的機床火災直接損失通常為機床報廢。

四、極早期機床自動滅火技術 專門為機床內部防火而設計的機床滅火系統，為機床提供可靠的火災極早期保護。 1、極早期火災自動探測及控制系統技術 采用早發現早控制的控制原理，結合火焰光譜探測技術、圖象傳輸技術、在線溫度監測技術以及先進計算算法軟件，針對機床火災特點，實現極早期火災 探測，主動調整受門員系統狀態，實時機床內部紅外圖像報警傳送等先進技術，科學解決了極早期快速火災探測與誤動作的技術矛盾，大大縮短了火災探測報警時間，為成功無損機床滅火創造了極為有利的條件。 2、先進基本滅火單元技術 裝置簡單可靠，系統綜合響應時間短、可實現控制噴放滅火劑，可根據軟件設置實現間斷噴放、連續噴放、延時噴放等***噴放滅火功能； 清潔滅火劑采用二氧化碳、六氟丙烷等，電器絕緣性好，使整個滅火過程不會產生二次污染； 可根據不同需要選用以下類型滅火劑 D類金屬滅火劑； 廚房專用滅火劑； 超細干粉滅火劑； 干粉滅火劑； 水基滅火劑； 泡沫滅火劑。 通用標準的滅火器，任何消防器材維修維護單位均可更換和維護，單次滅火換裝成本小于100元（二氧化碳為例）。

目前，市場上可提供各類機床上使用的滅火系統，大多以泡沫、干燥的化學品或清水作為滅火劑。而上海翌燦智能科技有限公司的自動滅火系統則采用CO2或FM-200和3M Novec 1230一類的滅火劑，這類滅火劑對撲滅機床操作中使用的可燃性冷卻油火勢來說是非常理想的。這些滅火材料被稱作“清潔”的滅火劑，因為它們不會遺留下任何難以清潔的殘留物，而且屬于非導電性和非腐蝕性物質，不會損壞機械設備。 實際上，清潔的滅火劑將以一種氣體的形式擴散滲透到數控機床內部的各個區域。氣體能夠保護隱藏在機械設備內部的電子元件。這類氣體式滅火劑對不容易接近區域的滅火是非常有效的，往往可以在發現苗頭時控制住火勢以防蔓延。 清潔的滅火劑按其滅火功能分為A級、B級和C級（分別用于普通可燃物滅火，易燃液體/氣體滅火和電氣設備滅火）。這類滅火劑是***的，對人類和自然環境不會造成損害。 設備使用廠家應該制訂相應的防火計劃 每個機加工車間應事先制訂好防火計劃，防止火災應該是每一個加工車間的頭等大事，特別是無人化加工車間。因此，我們特別推薦采用可確保生產設備安全的自動滅火系統。 3. 系統適用領域： 各類油煙火災 ：油煙風管 各類冷卻、潤滑油火災 ：精密機床 各類冷卻、保溫、淬火油火災 ：熱處理設備 各類有機、無機清洗劑火災 ：清洗、取干設備 工業、食用酒精火災 ：灌裝設備 汽油、煤油、柴油火災 ：動力設備 電池火災 ：電池測試設備