1、井矿矿用防爆无轨胶轮车 部门内部交流学习,机电管理部,一、防爆无轨脚轮车简介,早在20 世纪50 年代初, 北美的金矿开始使用无轨胶轮车。1959 年英国率先在煤矿井下使用防爆柴油机无轨胶轮车。到70 年代初, 美国煤矿也开始用它作为井下回采工作面煤炭、材料及人员的运输设备。目前, 世界许多先进采煤国家都大量生产和使用无轨胶轮车。无轨胶轮车性能可靠、运输效率高, 可保证矿井的高产高效及安全生产, 并获得极佳的经济效益。,目前, 我国煤矿井下辅助运输状况与先进采煤国家相比差距还很大, 绝大多数煤矿的辅助运输仍然采用小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统运输方式, 存在着运行环节多、运行速度慢、
2、效益低、事故多、占用人员和设备多及安全、机动性和适应性均较差等问题。因此, 在90 年代, 国内少数新建矿井已采用。如神东矿区对矿井实现了无轨胶轮车辅助运输; 山东兖矿集团有限公司济宁三矿将原有轨道运输改造为无轨胶轮车运输;山西潞安矿业集团公司也采用了无轨胶轮车作为辅助运输设备,1、无轨胶轮车的特点,1) 可实现一次装载后从地面直到采区工作面或从井口至采区工作面不经转载的直达运输, 运速快、运输能力大, 从而可大量节省辅助运输人员和提高运输效率。据国内采用传统辅助运输的大中型煤矿统计, 辅助运输人员占井下工人总数1/ 3 以上, 有的甚至达50%, 综采矿井每采百万吨煤辅助运输用工800 1
3、200 个; 而采用无轨胶轮车运输的神东公司大柳塔矿全矿365 人, 其中辅助运输队在册人员不足40 人, 还包括地面小车司机,2000 年生产原煤920157 万t, 全员工效达92133t/ 工, 2001 年全员工效114122 t / 工。,2) 车型多, 应用范围广, 可实现一机多用,并可集铲装、运输和卸载功能于一体。综采工作面设备搬迁时, 可自装自卸, 做到拆除、铲装、运输、卸载和调整就位一机完成, 既减轻了工人的劳动强度, 又大幅度提高了生产效率和安全性。利用其快速更换装置( 如英国EIMCO 公司QDS 系统) , 一位司机不离座位进行操作, 在1 2 min 内即可完成工作机
4、构的更换, 实现材料、设备和人员等的多种运输功能, 可供更换选择的工作机构有铲斗、铲板、叉架、客厢和货厢等40 余种, 一车可配多种工作机构, 完成不同的作业, 满足矿井生产的多种需要。综采工作面搬家, 用传统的运输方式, 拆、运、装, 需要40 60 d; 而采用无轨支架搬运车仅需1 2 周时间, 甚至更短, 而且所需人员少得多。,3) 爬坡能力强。最大重载下可爬坡14度, 完全可以满足在水平煤层与近水平煤层中使用。 4) 载重能力大。重型车可整体运输液压支架等大型设备, 运输能力可达35 t。轻型车可运输材料及人员, 一车最多可运25 40 人; 也可载运14 20 t 矸石, 在20 s
5、 内完成自卸作业。 5) 运输成本低, 从而降低了吨煤成本。传统的辅助运输系统运营费用约占吨煤成本的15% 20% , 为10 20 元; 而无轨胶轮车在大柳塔矿使用吨煤运输费用仅1 元, 大大低于传统的辅助运输型式。,3 应用前景,无轨胶轮车的应用不仅极大地提高了矿井的生产能力和运输效率, 而且也为安全生产提供了保障。首先, 无轨胶轮化运输大大降低了工人的劳动强度, 提高了生产效率。工人乘座无轨胶轮车上下班, 大大缩短了路途时间, 从而能有充足的精力投入生产。其次, 简化了辅助运输环节, 减少了事故点。提高了工效和安全性。第三, 为综采工作面快速搬家创造了优越的条件。通过几年来的实践, 神东
6、公司已总结出利用无轨胶轮车搬家的新办法, 6 000 余吨重的整套综采设备, 通过支架搬运车、多功能铲车的综合配套高效装运, 从设备的回撤、运输、安装及新工作面的调试等, 仅需7 d 即可完成, 并使搬家全过程的安全系数大为提高。咱们矿俩台支架车同时作业，6上煤和6煤工作面分别需要约352.0h和238.7h可完成搬家,2、国产化状况,随着我国煤矿综采综掘发展的需要, 从国外引进了一些无轨胶轮车, 使用后取得了显著的经济效益。但长期使用国外的引进设备, 存在着设备购置费用昂贵、使用成本高、且常因国外配件供货周期较长而造成停运等一系列问题, 严重影响着生产的正常进行。这就促使我国加速自行研制无轨
7、胶轮车的进程, 从而尽快改变我国煤矿辅助运输的被动、落后局面。我国已从上世纪80 年代中期开始研制柴油机无轨胶轮车, 但进展不大。如河北煤研所等单位研制了DZY16 防爆低污染支架搬运车和WY -20 型无轨胶轮车等机型, 但并未得到推广应用。,直到90 年代中期, 我国无轨胶轮车的研究开发才有了较大的改观。1997 年, 煤炭科学研究总院太原分院着手胶轮车的国产化研制, 先后研制成功了5 种胶轮车,为国内有使用条件的矿区提供了10 台胶轮车, 为我国无轨胶轮车的研究奠定了基础, 起到了替代进口车的重要作用。它们分别是: 为神东公司研制的T Y6/ 20FB 井下防爆低污染中型客货两用胶轮车和
8、T Y3061FB 井下防爆低污染轻型自卸式胶轮车; 为兖矿集团公司开发研制的T Y7FB 型7t 自卸式运矸车、W8 型8 t 悬挂式胶轮车; 为晋城无烟煤业集团寺河矿研制TY3061AFB 轻型自卸胶轮车; 并于2000 年9 月对神东公司闲置的2 台进口车MYNE1PET6 客货两用车进行了技术改造。近年来, 煤炭科学研究总院太原分院研制的运人和载重胶轮车已有多个品种, 目前正在向系列化方向发展, 但还远远不能满足煤矿井下辅助运输的需要, 应加快国产化进程。应逐步开发多功能铲车和重型支架搬运车, 以便更好地全面满足我国煤矿井下辅助输送机械化建设的需要。,二、防爆胶轮车总体构造,总体构造的
9、组成部分 它的总体结构通常由发动机、底盘、车身以及电器与电子设备四部分组成 发动机它一般由曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统（仅用于汽油机）和启动系统。,三发动机的进排气系统,我国的防爆规程规定: 防爆柴油机任一部位表面温度不得超过150; 柴油机最终排气温度不得超过70; 任何通气部位不得有明火喷出。防爆柴油机的进气、排气系统冷却处理装置的作用就是要使柴油机符合上述指标并消除烟尘。 1 防爆发动机的结构设计 防爆发动机的进气、排气系统原理简图见图1。,图1 防爆发动机的进气、排气系统原理简图,在主机的进气口上通过空气滤清器和进气箱, 将外界的空气供给柴油机使用,
10、彻底滤除了煤矿环境中的粉尘; 在主机的排气口处废气处理箱内放置有水, 废气通过水再排出, 高温废气及废气中存在的火星通过废气处理箱内的水进行降温并将火星熄灭。对柴油机排出的废气进行处理后再排出, 能够在井下含瓦斯的环境中从根本上起到防爆作用。该防爆发动机具有以下优点:1设计起点高, 防爆及措施安全可靠；2结构简单, 安装维护方便;3性能稳定、效率高。,2 防爆发动机主要部件的结构及作用,2. 1 扫气泵 对进气、排气系统主要部件的改造和供油量的调整可以改善发动机的动力性能和尾气的排放性能, 但是这种改造始终无法摆脱其改造后柴油机进气、排气系统的阻力大于原柴油机的进气、排气系统的阻力, 也就是无
11、法接近或达到原柴油机的性能, 因此可利用强制进气来代替自然吸气的形式。在自然吸气式柴油机上增加一台扫气泵, 这样就可以用扫气泵给新鲜空气提供动力以克服进气道、进气栅栏所产生的阻力, 使进气管内新鲜气体的压力大于排气后期气缸内废气的压力, 将气缸内的废气充分排出气缸, 改善燃烧室的燃烧情况, 改善原发动机的动力性和尾气排放性能。而且能够完全达到柴油机排放指标。,2. 2 防爆栅栏,选用叠片式防爆栅栏, 用于熄灭火星等。其总厚度大于50 mm、叠片厚度约1. 5 mm、叠片间间隙小于0. 5 mm, 材料为不锈钢。 防爆栅栏的原理防爆栅栏是一组平行夹缝装置，它属于阻火器的一种，它的原理是依赖于火焰
12、在狭缝中传播时熄灭现象的研究。火焰 以速度V在狭缝或狭小的通道中传播时，如果狭缝的间距或管道的直径足够小，那么火焰在其中传播一定距离就回自动熄灭，称为淬息,三种防爆栅栏 1短方管防爆栅栏 长20mm间隙0.5mm,2长方防爆栅栏 长50mm 间隙0.5mm,3波纹板防爆栅栏,2. 3 废气处理箱,废气处理箱用来冷却废气、消除尘埃和其他固体粒子、熄灭火星、溶解废气中的部分醛类和氮氧化物物质, 其构造包括水位计、自动补水阀、浮球、处理箱、补水箱等。发动机燃烧产生的尾气进入水夹套包容的尾气入口和膨胀节内, 经水夹套中的冷却水冷却降温, 在膨胀节内扩容缓速消除噪声, 再经垂直烟道进入浴水中, 经导流板
13、的作用均匀进入箱体中, 经洗涤进一步降温、灭火星、除碳尘杂质和有害物质于浴水中, 再经阻烟网板降压、减速而从排气箱经过防爆栅栏排出。,3 小结,本节对发动机的进气、排气系统进行了防爆技术介绍, 此项技术可以使防爆柴油机具有良好的防爆性能和废气净化性能。 煤矿井下巷道中会积存不同程度的瓦斯、煤尘等易燃易爆物质，当防爆无轨胶轮车(简称车辆)井下运行时，其动力系统防爆柴油机本身会产生诸如高温和火花等危险因素，有可能引燃这些危险气体和物质，导致爆炸。 因此，为了提高车辆运行的安全性，使其在遇到危险情况时，及时预警，并在不受人为主观因素的影响下，能在事故发生之前自主采取措施停止发动机运转，就必须给车辆配
14、备必要的安全保护装置，来降低事故的发生率，保证煤矿运输的安全。,四车载监控,1 工作原理 通过设置传感器对注入流量和试验流量的监控，把信号传给CPU进行分析处理，然后CPU再传给控制器做出合理停机等。需要利用传感器或仪表进行监测及采集的物理量有：系统压力，试验流量，注人流量，试验滤材压差，试验油温，颗粒计数器计数数据。电控系统的操作界面可采用多次通过试验系统原理图进行显示，这样各个位置的数据非常直观，如在泵出口压力表符号处显示泵出口压力值，试验滤器上下游处均可表示出实时的颗粒污染物浓度，以及过滤比、压差等，流量计处显示流量，试验容器可以显示油液的液面高度和温度。,2传感器,保护装置就其工作介质
15、而言可以分为气压(液压)式和电气式两种。两种保护装置工作原理的共性都是利用设置在发动机各个警戒点(表1)的温度和压力传感器来时时检测柴油机工作情况，一旦发现有表中所列非正常情况出现，保护装置就会自动驱动气缸(或液压缸)来切断柴油机进气和燃油通道，从而实现发动机自动熄火，达到安全保护发动机，进而消除安全隐患的目的。,表1 安全保护情况,3控制原理,其核心部件就是利用单片机原理制成的集检测、显示、报警和保护控制为一体、高度集成的装置主机。其工作原理(图2)是利用由保护主机和压力、位置、速度以及甲烷等传感器组成的保护装置。当装置通电后，主机中的微型计算机通过温度传感器及其他传感器对温度压力、水位和转
16、速等参数进行采样和运算，处理结果送显示电路进行显示，同时与设定值进行比较。如果某一路的检测参数超过设定值，则保护装置发出声光报警，并经过一定的延时后(甲烷浓度超标时，不延时立即报警)输出控制信号，驱动执行机构工作，使柴油机停止工作。,安全保护装置,这种保护的优点在于全部涵盖了国家安标办要求的各项柴油机保护项目，由于增加了反馈电路，所以误差率大大降低，保护准确及时到位。同时，由于采用了液晶显示屏，极大的方便了驾驶员和维修人员及时判断保护原因，大大降低了劳动强度。另外由于功能高度集成在一个箱体内，使得装置安装灵活，位置节省，接线简单，使用维护方便。,4 结论装备这两种形式保护装置的胶轮车经过在许多煤矿的大量应用，电气保护形式相比其他保护形式表现出了很好的优越性，反映出了今后胶轮车保护装置的发展趋势。当然也有一些不足和缺点，主要是由于无法准确选择定位警戒点，致使柴油机的保护不能在正确的时刻起作用，导致频繁关机。影响了车辆的正常工作。这些都需要通过今后的研究工作加以解决。,谢 谢,
