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煤矿井下柴油机的应用分析Applicａｔｉon anａlyｓis of the ｄiｅsel　ｅｎginｅ in coal mine 段春霞1 　张怡军2ＤuａnChunxｉａ， ZhangYｉjun（洛阳理工学院1,洛阳 河南　　 471０03)（中国一拖（洛阳）柴油机有限公司2,洛阳 河南 471０04）Luｏｙanｇ Instｉｔute of Sciｅncｅ　ａnd Tｅｃhnoｌｏgｙ ,Ｌuoyaｎg Heｎaｎ ４７１0０3ＹTO(ＬuoYang) Dieｓel Engine CO．，ＬＴD,　Ｌuoyanｇ Hｅnaｎ 4710０4[摘要］　针对煤矿井下瓦斯煤尘浓度大﹑空间狭小及通风不畅等恶劣的作业环境,需要对既有柴油机进行改善使之具有防爆能力此外为达到国内煤矿安全中的有关规定,还配备废气净化及自动保护装置Ａbstｒacｔ： In ｖiew of coａl ｍine　shａft　biｇ　gas cｏal ｄust ｄeｎsｉｔｙ,ｔhe ｓｐace nａrrｏｗ and veｎｔｉlａｔes and so oｎ impeded　the　bad woｒk ｅnｖｉronmeｎt,iｔ ｉs　ｎｅcessａｒy　to imprｏｖe　ｔｈｅ　existing diｅｓｅl　engiｎe　,enabling 　ｉt to ｈave　tｈe　ｅｘplosioｎ-pｒｏoｆ abilｉty。

Mｏrｅover, in orｄer tｏ　ａｃhieve　ｃoaｌ ｍiｎe ｓafeｔy corrｅｌation　ｏf　our　ｃountｒy　ｓtipulａｔion，proｖｉｄes　tｈｅ wａste gas　ｒefiniｎｇ　equiｐmｅnt anｄ the ａuｔomaｔic　relay protｅctｉｏｎ主题词: 　 柴油机，防爆,废气净化,自动保护Keywords：　diｅsｅl ｅnｇine,exploｓion－ｐroof，aｕtｏmａtioｎ prｏtectiｏn1 　引言国内是一种以煤炭为重要能源的国家，目前煤炭在能源消费构造中占70%　以上，在此后相称长的一段时期内，煤炭仍将是国内能源的支柱产业但是与发达国家相比国内煤矿安全供应、重要技术装备等性能指标仍落后10至值得一提的是这几年国内煤矿在运送机械上做了大量工作并获得很大效，目前国内已经成功开发应用了不同种类的井下柴油机车柴油机为动力的机车具有体积小巧,使用以便、灵活,在煤矿井下适应性强,使用范畴广等长处但是要想使井下柴油机车得到大量的应用，必须解决好柴油机的防爆、废气净化、自动保护等难题２　 防爆在瓦斯﹑煤尘浓度大的矿井中，柴油机与否具有防爆能力直接关系矿工的生命安全。

而影响柴油机的防爆因素重要有：材料、隔爆接合面、进(排)气系统、温度及电气系统2.1材料在柴油机运营和维修期间,有也许受到撞击的零部件的外壳都不容许使用轻金属材料制造一般柴油机的机体﹑缸盖﹑进气管﹑排气管﹑飞轮壳﹑齿轮室及齿轮室盖﹑水泵等重要零部件采用铸铁制造；汽缸盖罩壳﹑电扇等零部件采用薄钢板制造；燃油泵﹑柴油滤清器等壳体为铝质材料的零部件,其外表面必须喷涂不不不小于0.２mm厚防护层或设立钢质罩壳保护措施；皮带等非金属材料的零部件采用电阻不不小于1×109Ω的不燃或阻燃性材料制造；进气管垫片﹑﹑排气管垫片及气缸盖垫片等用于防爆接合面密封的垫衬使用带有金属骨架或金属包封的不燃材料制造;燃油系统中油管尽量采用钢丝防护内层胶管２．2隔爆接合面隔爆接合面部位重要有缸盖与机体之间﹑进(排）气系统与缸盖之间﹑齿轮室盖上加油口与加油螺塞之间﹑油底壳上放油口与放油螺塞之间﹑油底壳与机油套管之间﹑喷油器与缸头之间等现行的有关规定中对各隔爆接合面尺寸规定:缸盖与机体之间隔爆接合面的有效宽度不不不小于9mm，平面度不不小于0.15mm;进排气系统与缸盖的隔爆接合面有效宽度不不不小于１3mm;隔爆接合面的内部边沿到螺栓孔的边沿有效宽度不小于9 mｍ；喷油器与缸头的配合间隙应不不小于0.2 mm,轴向长度应不不不小于2５ mｍ;加油螺塞﹑放油螺塞﹑机油标尺套管最小拧入深度不不不小于1２.5 ｍｍ,最小啮合扣数不少于6扣；水夹层排气管隔爆接合面内部到水道通孔边沿的有效宽度不不不小于不不不小于5 mｍ;各隔爆接合面的表面粗糙度不不不小于6.3uｍ。

２．3进(排)气系统柴油机进（排）气系统必须配备有空气滤清器和阻火器，阻火器用于阻断柴油机也许的回火引燃空气中的可燃气体阻火器的安装必须保证不受意外损坏，其构造应易于装配﹑检查和清洗，且定位应精确阻火器框架隔爆接合面宽度不不不小于2５ｍｍ，不容许在阻火器框架隔爆接合面内随意钻孔阻火器一般分栏栅型阻火器和珠型阻火器：（1）栏栅型阻火器必须使用耐高温﹑防腐蚀﹑耐磨损材料制造栏栅板的厚度不不不小于１mm，平面度不不小于0.1５ｍｍ，气流方向的宽度不不不小于5０mm，相邻两栏栅板之间的间隙不不小于0.５mm2）珠型阻火器的框架及挡板﹑球型体,应使用耐高温﹑耐腐蚀材料制造装配完整后的珠型阻火器，内部球形体不得有松动采用直径为5mm的球形体时,气流方向的填充厚度不不不小于６0mm,采用直径为6ｍm的球形体时，气流方向的填充厚度不不不小于90mm进（排)气系统（图1)中，进气系统在空气滤清器和阻火器之间还要设立空气关断阀,以便事故时及时切断空气供应使防爆柴油机停机;排气系统在和废气解决箱和阻火器前设立水夹层排气管，以便使排出的气体温度低于７0℃ 　 　 　 　 　 　图１ 进（排）气系统２.4温度:柴油机任一部分位表面温度不得超过1５0℃，废气出口温度不得超过70℃。

目前多采用强化水冷却循环（图2),可使除排气管外的其他零部件温度低于１50℃排气系统温度一般为６00℃左右,因此必须对排气管进行强制冷却才干达到以上规定，一般采用水夹层排气管来实现2．5电气系统:柴油机上的电气设备必须符合GB38３6有关规定,并获得煤矿矿用产品安全标志证书连接电气设备的电缆线,除应符合MT818有关规定外,还应具有耐油性能，并应可靠牢固和保护电缆的安装应保证在浮现机械震动(如磨擦，卡磨）时不会使绝缘体脱落，不会浮现弯折过度而导致内部的导体不导电图２ 强化水循环系统3．废气净化因井下空间狭小及通风不畅等因素,柴油机在井下作业时不断向巷道中排放CO、HC、NOＸ、SO2、煤烟等污染物,使作业环境不断恶化、空气质量下降当柴油机排放废气浓度过高时，就也许使人中毒,因此柴油机尾气必须进行净化解决目前的净化妆置种类较多，废气净化效率各不相似,应用最多的是使用催化反映器和水洗箱构成的机外净化妆置催化反映器是在催化剂的作用下，使排放中的HＣ,CＯ,NＯX通过化学反映，然后生成无害的ＣO2，Ｈ2O，N2安装催化净化器应尽量也许接近发动机排气管道的出口,净化器最佳安装在柴油机排气管与消声器之间，离出口７00ｍm以内。

根据排气净化器上标签的流向箭头来拟定净化器排气流向净化器工作小时，要进行清洗保养,保证排气净化器良好净化效果柴油机排气中ＨC和CO较少,而PM和NOX 较高,因此柴油机采用催化转化器的重要目的是减少ＰM和NOX　一般采用催化氧化措施，常用催化剂重要有PtPｄRh及作为涂层的AL2O3 尽管柴油机排气温度低，使得微粒中的碳烟难以氧化，但氧化催化剂可以转化可溶性有机组分中的大部分碳氢化合物，达到微粒排放减少的效果同步HＣ和CＯ可进一步减少，图３为转化器剖视图 　 　 　 　 　 　 　 　 图3转化器剖视图1.外壳 　　 2.基质 　 ３．涂层这种氧化催化净化系统工作机理如下：反映方程式：2HＣ＋5／２Ｏ２=H２O+２CO22ＣＯ+ O2=　2CO２水洗法是用水溶解废气中有刺激性的HＣ(醛﹑酸﹑酯类)﹑高沸点的HC﹑SＯ２及少量NOX等，同步使用炭烟沉淀;水洗还使排气温度下降所采用的水洗装置是在不锈钢制的水洗箱内安装若干组喷管(如图4)发动机排出的废气由收缩烟道5进入若干组喷管4,从喷管4中高速射出，在吸水管2的出口处形成真空，水洗箱３中的水在大气压力作用下从吸水管射出，并被高速气流喷射为细小的水滴，随同废气在水箱上方的旋流器内作旋转运动。

废气中的可溶性有害气体与水滴接触并溶解于水中碳烟颗粒则在水接触后凝聚为较大的颗图４　水洗箱装置1.终排管　 ２．吸水管 3.水洗箱 4.喷管 5．收缩烟道粒，从而加速碳烟的沉淀较大的水滴在离心力作用下被甩向导流板，然后流回箱底净化后的废气由终排管1排出水洗箱与阻火器的固定板应使用耐腐蚀材料制造，水洗箱安装在阻火器前的应为隔爆构造各隔爆接合面的宽度应不不不小于25mｍ，箱体内边沿到螺孔边沿的宽度应不不不小于９ mm水洗箱应设立水位标记，如果在隔爆构造的水洗箱上设立玻璃窗口式水位标记,窗口部分应不不小于２5mｍ2,隔爆接合面宽度应不不不小于9 ｍｍ，应具有足够的强度,以免受到撞击面损坏采用喷淋冷却的水洗箱可不设水位标记，但喷水箱应设水位标记水洗箱注水孔应采用螺纹隔爆构造,孔盖应有系紧装置水洗箱容量应能至少满足柴油机四小时持续工作耗水催化反映器和水洗箱构成的机外净化妆置通过多种方案的分析比较和实际工程中的应用,净化效果明显,其净化总装图见图5 　 　 　　 　 　 　 　 　图5总装图4.自动保护柴油机在环境条件恶劣的煤矿井下使用,需要有一套完善的安全保护设施。

为了保证达到国内煤矿安全中对排气温度、表面温度、排出的多种有害气体浓度等的规定,防爆柴油机附加了比较齐全的自动检测保护装置,涉及冷却水温、排气温度、机油温度、机油压力、空气成分检测保护装置和急停保护装置自动检测保护装置一般由两个电磁阀传达执行：排气温度、空气成分检测保护装置和急停保护装置与主执行组件电磁阀串联,当瓦斯浓度、排气温度等核心参数超限时或驾驶员发现紧急状况断开急停保护装置，电磁阀都失效释放,进而关闭柴油机的油门开关,使柴油机熄火制动冷却水温、机油温度、机油压力与运营电磁阀串联,当冷却水温、机油温度、机油压力等参数超限时，运营电磁阀断电，停止整车行使状态而柴油机自身处在空载怠速下运转以便电扇自冷却图6为某新型自动保护系统示意图,该系统对原有Y型保护系统进行简化，重要由一种电源箱构成，必需的外部配套设施与原Y型系统相似电源箱中4块电源板设有双重过流,过压,稳定保护，其工作原理与Y型自动保护系统电源箱的5块电源板相似，此外的喇叭音频发生板,工作原理与Y型系统操作箱的线路原理相似外部运营参数保护电路,设在端子箱内下部，线路只设有排气温度水温机油压力急停4种保护，且都是与唯一的执行组件电磁阀串联,其中任一传感器或继电器采集到的运营参数超限，或司机发现紧急境况断开急停开关，电磁阀都要失电释放,从而关闭柴油机的油门开关，使柴油机停车制动。

批示灯组线路简朴巧妙，只用几种不同规格的电阻,二极管与三个故障批示灯合理混合联在12V的回路中，就实现了不同故障相应批示的功能,以便司机检修精确判断图６ 某新型自动保护系统示意图１．备用电源板 2.瓦斯电源板 3.喇叭电源板 4.喇叭音频发生板 5．保护电源板 ６.电源箱 　7.瓦斯探头 ８.直流发电机 ９.蓄电池 10.前灯 11后灯 12.端子箱 13.批示灯　1４.前喇叭 １5.后喇叭 16～2５依次接检测按钮1 开关按钮1和2 电磁阀 排气温度传感器 水温传感器 机油压力传感器 检测按钮2　喇叭按钮1和25．结语煤矿井下柴油机在国内开发研制和推广应。