高文才

（神東煤炭集團(tuán)機(jī)電管理部，內(nèi)蒙古包頭 014000）

礦用防爆柴油機(jī)在煤礦中的應(yīng)用

高文才

（神東煤炭集團(tuán)機(jī)電管理部，內(nèi)蒙古包頭 014000）

根據(jù)防爆柴油機(jī)的組成及防爆特點(diǎn)，分析煤礦用防爆柴油機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展前景。論述在煤礦應(yīng)用中的防爆和自動(dòng)保護(hù)等內(nèi)容，給出在安全性、技術(shù)先進(jìn)性、可靠性和動(dòng)力性等方面的措施。

防爆；柴油機(jī)；煤礦；自動(dòng)化保護(hù)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.04

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷轉(zhuǎn)型，各地煤礦在規(guī)模擴(kuò)大化的同時(shí)，也在效率提高和資源利用方面提出了更高要求。越來越多的煤礦井下已使用具有運(yùn)輸能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、安全性高等特點(diǎn)的無軌膠輪運(yùn)輸體系，既實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，也成為當(dāng)前最可靠的煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)。特別是對(duì)防爆膠輪車的作用不容忽視，而其中的關(guān)鍵正是防爆柴油機(jī)。防爆柴油機(jī)以常見的柴油為燃料，依靠壓縮產(chǎn)生的高壓高溫來啟動(dòng)，因具備適應(yīng)含有爆炸危害性氣體等惡劣環(huán)境下的可靠性等，而被廣泛應(yīng)用于煤礦產(chǎn)業(yè)。

1 防爆柴油機(jī)概述

1.1 防爆柴油機(jī)組成

1.1.1 柴油機(jī)本體

根據(jù)國家發(fā)改委于2006年8月發(fā)布的中華人民共和國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT 990—2006《礦用防爆柴油機(jī)通用技術(shù)條件》文件中的相關(guān)闡述，為了確保防爆柴油機(jī)在井下的安全生產(chǎn)運(yùn)行，對(duì)包括防爆柴油機(jī)本體中燃油箱的質(zhì)地與構(gòu)造、火焰通路尺寸、曲軸箱呼吸器構(gòu)造等在內(nèi)的所有項(xiàng)目，均進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。

1.1.2 進(jìn)排氣系統(tǒng)

（1）水夾層排氣管。在防爆柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)中存在定量的冷卻水，而在水夾層排氣管中也有水的存在，兩者可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，因此可以保證防爆柴油機(jī)的排氣溫度、柴油機(jī)表面溫度、排氣管表面溫度穩(wěn)定在一個(gè)相對(duì)較低的安全范圍。

（2）廢氣處理箱。防爆柴油機(jī)安裝有廢氣處理箱，一是為了將進(jìn)入箱內(nèi)的柴油機(jī)釋放出的廢氣進(jìn)行冷卻，消除廢氣中存在的明火和煙等，并將廢氣中不利于人體健康與危害外部環(huán)境的氣體進(jìn)行部分溶解，經(jīng)過多個(gè)步驟處理過后再將廢氣排放到外部環(huán)境中，使得排放廢氣的過程符合國家能源部1990年批準(zhǔn)并實(shí)施的 MT 220——1990《煤礦用防爆柴油機(jī)械排氣中一氧化碳、氮氧化物檢驗(yàn)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定。需注意的是，在防爆柴油機(jī)的應(yīng)用過程中，應(yīng)時(shí)刻避免凈化水量不足等意外情況的發(fā)生。

（3）阻火器。阻火器的作用是為了保證當(dāng)防爆柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣，通過阻火器后火焰可以達(dá)到完全熄滅的狀態(tài)，以確保生產(chǎn)安全。需要注意的是，在防爆柴油機(jī)的使用和工作狀態(tài)下，切不可拆除阻火器。

1.1.3 柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)

防爆柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)是為了將柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的熱能可以迅速地散發(fā)到外部環(huán)境中，使內(nèi)部構(gòu)件可以在規(guī)定的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)。包括節(jié)溫器、曲軸箱、水泵、冷卻管、風(fēng)扇、散熱水箱等。需要注意的是，防爆柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻效果要適當(dāng)，如果冷卻溫度過低，會(huì)使氣缸溫度也隨之降低，進(jìn)而延長點(diǎn)火時(shí)間，增大熱損失，降低防爆柴油機(jī)的使用效率。另外，冷卻系統(tǒng)所用的水多為河水或自來水，如果使用海水時(shí)，因含有較高濃度的礦物質(zhì)，需事先采取軟化處理。

1.1.4 防爆電氣系統(tǒng)

防爆電氣系統(tǒng)是指在易燃易爆等危險(xiǎn)場所中所用的電氣系統(tǒng)，主要包括防爆電機(jī)、防爆開關(guān)、防爆型電源箱、防爆型變壓器、防爆燈具和相關(guān)電纜等。因特有的防爆性能可有效地隔離電火花，保證安全；靈敏的自動(dòng)保護(hù)裝置，可以自動(dòng)切斷電源以停止生產(chǎn)；瓦斯傳感器可有效地探測到井下的瓦斯含量，如若超標(biāo)時(shí)可及時(shí)關(guān)閉設(shè)備。

1.2 防爆柴油機(jī)特點(diǎn)

由于防爆柴油機(jī)大多在有一定濃度的爆炸性危險(xiǎn)氣體環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，與人身安全、安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)，而對(duì)安全參數(shù)有較高要求。例如，應(yīng)比普通柴油機(jī)有更高水平的防爆性能；因在煤礦井下運(yùn)行，而對(duì)排出的廢氣也有更高要求；各部分部件要安排合理，在保證安全的前提下盡可能緊湊與密實(shí)，以適應(yīng)煤礦井下較為狹小的工作環(huán)境。

2 防爆柴油機(jī)在煤礦中的應(yīng)用

（1）防爆。防爆性能是防爆柴油機(jī)的重要特性，需考慮防爆柴油機(jī)的生產(chǎn)原料、火焰通路、防爆電氣系統(tǒng)等因素，因?yàn)樗鼈兣c生產(chǎn)人員的生命安全有著直接的聯(lián)系。在開發(fā)新技術(shù)時(shí)，應(yīng)與科研機(jī)構(gòu)展開密切合作，以提高進(jìn)排氣系統(tǒng)及壓力、流量、溫度、動(dòng)力、燃油等參數(shù)的安全性。例如，對(duì)各類配套零部件應(yīng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)性生產(chǎn)，加壓方式可改為空空中冷、增壓中冷、渦輪增壓、雙渦輪增壓等。

（2）自動(dòng)保護(hù)。防爆柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需對(duì)周邊環(huán)境的參數(shù)進(jìn)行收集與記錄，并能自動(dòng)做出相應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)前的防爆柴油機(jī)可對(duì)機(jī)體內(nèi)外的溫度、壓力、空氣成分等進(jìn)行自動(dòng)檢測，并提交給技術(shù)人員進(jìn)行處理與回應(yīng)。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，即可觸發(fā)自動(dòng)保護(hù)裝置。例如，當(dāng)檢測到井下的瓦斯?jié)舛然驕囟鹊纫堰_(dá)到設(shè)定的安全限值時(shí)，急停保護(hù)裝置即會(huì)觸發(fā)，防爆柴油機(jī)隨即停車，以避免安全事故的發(fā)生。

3 工作開展前景

（1）安全性。安全性能是人們最需關(guān)注和完善的中心任務(wù)，目前與國外先進(jìn)的煤礦開采技術(shù)相比，由于對(duì)防爆柴油機(jī)的認(rèn)識(shí)和使用問題上還顯淺薄，部分企業(yè)仍然使用較為落后的有軌運(yùn)輸設(shè)備，所以應(yīng)從兩方面入手來提高其安全性，一是防爆柴油機(jī)的制造廠家應(yīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)范生產(chǎn)，不斷引進(jìn)國際上先進(jìn)的生產(chǎn)理念與技術(shù)來彌補(bǔ)產(chǎn)品性能的缺失與不足，不斷推進(jìn)產(chǎn)品新技術(shù)的研發(fā)；二是相關(guān)部門應(yīng)建立相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，以確保市場秩序的平衡與穩(wěn)定。

（2）技術(shù)先進(jìn)性。隨著煤礦開采新技術(shù)的不斷引入，已使防爆柴油機(jī)技術(shù)先進(jìn)性得到不斷提高，煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，也為運(yùn)輸形式的改進(jìn)創(chuàng)造了條件；國際上先進(jìn)的防爆柴油機(jī)與技術(shù)理念的不斷引入，既為國內(nèi)企業(yè)的應(yīng)用和學(xué)習(xí)提供了便利，也可使國內(nèi)防爆柴油機(jī)的技術(shù)水平得到長足進(jìn)步。人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到防爆柴油機(jī)的重要性和不可替代性，因而防爆柴油機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量會(huì)逐漸增多，所以要善于應(yīng)用國際上已經(jīng)成熟的先進(jìn)技術(shù)，來最大程度地保證產(chǎn)品的安全及先進(jìn)性。例如，應(yīng)從柴油機(jī)的生產(chǎn)原料選取出發(fā)，既與國際先進(jìn)水平接軌，又要在科學(xué)合理地基礎(chǔ)上打破固有的思維模式，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）可靠性和動(dòng)力性。雖然防爆柴油機(jī)具有廣泛的應(yīng)用前景，但與國際上先進(jìn)水平相比仍顯落后，例如，產(chǎn)品功率較小，技術(shù)仍有欠缺，功能也較單一等。由于大多數(shù)煤礦井下的生產(chǎn)環(huán)境不好，場地狹小、燈光不足，儀器維修時(shí)也非常困難，會(huì)給生產(chǎn)帶來極大不便，因此設(shè)備性能必須穩(wěn)定與可靠。煤礦井下的路面質(zhì)量較差，坡道、彎道較多，所以防爆柴油機(jī)應(yīng)能提供足夠的動(dòng)力以滿足生產(chǎn)需要。

（4）產(chǎn)品多樣性。由于不同功率的防爆柴油機(jī)可用于不同的地方，例如，規(guī)模較小的煤礦上常用單缸防爆柴油機(jī)作為四輪車的動(dòng)力供應(yīng)，中等功率的防爆柴油機(jī)可用作運(yùn)輸車、運(yùn)人車、指揮車的動(dòng)力供應(yīng)，而較大功率的防爆柴油機(jī)可用于鏟運(yùn)車和支架搬運(yùn)車的動(dòng)力供應(yīng)等。因此，對(duì)于防爆柴油機(jī)的應(yīng)用、改進(jìn)和發(fā)展來說任重而道遠(yuǎn)，應(yīng)在保留高品質(zhì)的基礎(chǔ)上不斷求新求破，能夠不斷得到改進(jìn)與完善。

（5）燃油經(jīng)濟(jì)性。由于防爆柴油機(jī)機(jī)體內(nèi)部排氣系統(tǒng)的存在，不僅大大降低了燃料的燃燒率，也增大了能源消耗與浪費(fèi)。在當(dāng)今世界上節(jié)能減排正在成為大趨勢下，如何完善技術(shù)，降低燃油損耗和生產(chǎn)成本，已成為防爆柴油機(jī)生產(chǎn)和革新的重要內(nèi)容。

4 結(jié)語

雖然我國防爆柴油機(jī)的應(yīng)用起步較晚，但得益于我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展與開放世界的不斷融合，使國內(nèi)煤礦井下防爆柴油機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，種類在不斷增加，性能也在不斷完善，在保證人員生命安全的同時(shí)也為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷深化與發(fā)展，防爆柴油機(jī)的應(yīng)用將會(huì)繼續(xù)得到推廣，這說明國內(nèi)的防爆柴油機(jī)生產(chǎn)廠家已緊跟時(shí)代步伐，以發(fā)展的眼光不斷改革生產(chǎn)理念，加快自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)，為我國煤炭事業(yè)的發(fā)展提供助力。

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〔編輯 王永洲〕