王　東，龐國強(qiáng)，趙奕杰

（中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西西安710048）

進(jìn)氣關(guān)斷閥在煤層氣鉆機(jī)車上的應(yīng)用及技術(shù)分析

王東*，龐國強(qiáng)，趙奕杰

（中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西西安710048）

煤層氣鉆機(jī)車作為特種作業(yè)工程車，是針對地面礦山應(yīng)急救援孔和地面煤層氣抽采孔的施工研制的一款專用鉆機(jī)車。該鉆機(jī)車主要作業(yè)地點為礦山及野外，環(huán)境比較惡劣，出現(xiàn)事故風(fēng)險也較大，當(dāng)在施工作業(yè)中發(fā)生事故時，很難快速得到救援。所以，這就要求煤層氣鉆機(jī)車本身要擁有較好的安全性和可靠性，在發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)車出現(xiàn)異常情況時，要能夠確保立即停止鉆機(jī)車動力系統(tǒng)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)氣關(guān)斷閥可以很好地解決鉆機(jī)車緊急停機(jī)的要求。

煤層氣鉆機(jī)車；進(jìn)氣關(guān)斷閥；電動式；安全性

1　概述

煤層氣，在煤礦區(qū)又稱瓦斯，是煤炭伴生資源。我國煤炭資源儲量豐富，其中蘊(yùn)含著大量的煤層氣資源。煤層氣的開發(fā)利用具有煤礦安全治理、清潔資源利用的雙重作用，國家也先后對煤層氣發(fā)展做出專項批示。因此，開采煤層氣的配套裝備就顯得尤為重要。煤層氣鉆機(jī)車作為開采煤層氣的關(guān)鍵和核心設(shè)備就備受關(guān)注，由于鉆機(jī)車作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，鉆機(jī)車難于搬運(yùn)等因素制約，所以對其安全性和可靠性有著很高的要求［1-3］。

煤層氣鉆機(jī)車在施工作業(yè)中，當(dāng)鉆機(jī)車遇到緊急情況時，就要求上裝動力柴油機(jī)應(yīng)以最快的速度停止運(yùn)轉(zhuǎn)［4］。傳統(tǒng)的方法為斷油法，即通過快速停止柴油機(jī)油料供給，達(dá)到停機(jī)目的。但是這種方法存在一定的滯后性，緊急時刻多一秒鐘就會造成不可預(yù)測的后果。通過大量數(shù)據(jù)分析比較，可以證明最快、最有效地讓柴油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的方法為斷氣法，即快速停止柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣即可。與此同時，鉆機(jī)車作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，空氣中混有某些可燃性氣體（如：CH4）達(dá)到一定濃度時，被吸入鉆機(jī)車上裝柴油機(jī)燃燒室，造成柴油機(jī)燃?xì)鉂舛冗^高，進(jìn)而造成柴油機(jī)及鉆機(jī)車較大震動，給整個施工及現(xiàn)場工作人員造成安全隱患?？紤]以上2點，需要給柴油機(jī)加裝進(jìn)氣關(guān)斷閥，以便可以有效做到快速制動鉆機(jī)車動力系統(tǒng)和制止鉆機(jī)車發(fā)生較大震動。

2　進(jìn)氣關(guān)斷閥結(jié)構(gòu)及原理

目前，特種作業(yè)工程車上使用的進(jìn)氣關(guān)斷閥主要分為機(jī)械式和電動式。機(jī)械式操作簡單，便于拆卸等優(yōu)點，然而，它的缺點是需要人為手動操作，對工作人員有一定要求，當(dāng)發(fā)生緊急情況時，人為因素顯得至關(guān)重要，同時也存在因機(jī)械原因?qū)е聯(lián)p壞等故障。電動式憑借自動控制程度高、性能穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)點備受青睞。

通過以上2種進(jìn)氣關(guān)斷閥優(yōu)缺點的比較，電動式顯得更具優(yōu)越性（圖1）。某型號特種作業(yè)工程車使用的進(jìn)氣關(guān)斷閥就為電動式。該進(jìn)氣關(guān)斷閥的工作原理為：通過進(jìn)氣關(guān)斷閥內(nèi)部的電磁閥得失電來控制進(jìn)氣關(guān)斷閥閥門的開合，進(jìn)氣關(guān)斷閥內(nèi)有2種線圈，一種為吸合線圈，另一種為保持線圈，啟動時先是吸合線圈得電，進(jìn)氣關(guān)斷閥閥門打開的同時，觸碰到機(jī)械式頂桿，從而轉(zhuǎn)換為保持線圈得電，用來維持閥門一直保持打開狀態(tài)。

在后期鉆機(jī)車進(jìn)氣關(guān)斷閥的升級改造中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的電動式存在一些弊端。它的吸拉線圈和保持線圈轉(zhuǎn)換形式是通過機(jī)械式頂桿推動轉(zhuǎn)換按鈕來完成，存在一定的機(jī)械故障可能，如果故障發(fā)生，電磁閥線圈持續(xù)通過高電流，線圈將會被輕易燒壞，導(dǎo)致進(jìn)氣關(guān)斷閥無法正常打開。

圖1　電動式進(jìn)氣關(guān)斷閥安裝示意圖

經(jīng)過調(diào)研和相關(guān)技術(shù)分析，目前已有部分鉆機(jī)車配備了升級版電動式進(jìn)氣關(guān)斷閥，很大程度解決了傳統(tǒng)進(jìn)氣關(guān)斷閥線圈頻繁燒毀的故障。此進(jìn)氣關(guān)斷閥還包括增加了外部延時電路，外部延時電路主要作用是更好地控制線圈之間的安全轉(zhuǎn)換，既通過外部延時電路來切換吸拉線圈和保持線圈，將不再出現(xiàn)吸拉線圈過長時間通過高電流而導(dǎo)致線圈燒毀［5-6］。該型進(jìn)氣關(guān)斷閥如圖2所示。

圖2　升級后的進(jìn)氣關(guān)斷閥

升級后進(jìn)氣關(guān)斷閥的外部延時電路如圖3所示。

3　技術(shù)應(yīng)用與維護(hù)保養(yǎng)

通過試驗證明，升級版的電動式進(jìn)氣關(guān)斷閥比傳統(tǒng)的使用壽命更長，可靠性更高，已在部分車型上得到較好應(yīng)用。

為保證加裝進(jìn)氣關(guān)斷閥的鉆機(jī)車運(yùn)行可靠，需要做好以下維護(hù)保養(yǎng)工作：

圖3　升級后的進(jìn)氣關(guān)斷閥外部延時電路圖

（1）進(jìn)氣關(guān)斷閥可靠性至關(guān)重要，所以，需定期檢查其狀態(tài)。

（2）確保每次使用鉆機(jī)車前，對進(jìn)氣關(guān)斷閥電氣線路進(jìn)行排查，防止線路出現(xiàn)損傷、斷裂及短路等故障。

（3）每次使用鉆機(jī)車前，確保進(jìn)氣關(guān)斷閥閥門處無雜質(zhì)及顆粒物，避免出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。

4　結(jié)論

安裝電動式進(jìn)氣關(guān)斷閥（帶外部延時電路）的煤層氣鉆機(jī)車，在緊急情況下，可以有效地防止事故的發(fā)生概率，明顯降低對施工人員的傷害風(fēng)險和設(shè)備的損壞程度。

［1］崔榮國.國內(nèi)外煤層氣開發(fā)利用現(xiàn)狀［J］.國土資源情報，2005 （11）.

［2］李文陽，等.中國煤層氣勘探與開發(fā)［M］.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［3］陳粵強(qiáng).國內(nèi)煤層氣井用鉆機(jī)技術(shù)分析與研究［D］.西安科技大學(xué)，2009.

［4］張樹立，等.有效制止柴油機(jī)飛車的進(jìn)氣關(guān)斷閥［J］.工程機(jī)械與維修，2014（9）.

［5］劉軍營，等.液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例解析［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［6］徐松.全液壓車裝鉆機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計及研究［D］.吉林大學(xué)，2014.

P634

B

1004-5716（2016）07-0160-02

2016-03-21

2016-03-22

王東（1984-），男（漢族），陜西涇陽人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆探裝備技術(shù)研究與推廣工作。