鄭俊祥

摘要：文章分析目前礦用防爆無軌膠輪車的應(yīng)用優(yōu)勢，介紹目前常用的氣壓式、液壓式以及電氣式車輛安全保護(hù)裝置的工作原理，并對其性能和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比，重點(diǎn)對車輛電氣式安全保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：礦用防爆;無軌膠輪車;安全保護(hù)系統(tǒng)

1引言

在煤礦井下巷道的正常正常作業(yè)中，容易產(chǎn)生瓦斯、煤塵等易燃易爆的物質(zhì)，所以在井下巷道中所使用的柴油機(jī)等設(shè)備如果出現(xiàn)高溫或火花等現(xiàn)象，就有可能引燃煤礦井下巷道中的易燃易爆氣體，從而發(fā)生火災(zāi)甚至是爆炸等嚴(yán)重的安全事故。所以在煤礦井下生產(chǎn)中通常采用防爆設(shè)備預(yù)防上述問題的發(fā)生。其中防爆無軌膠輪車中安裝有防爆柴油機(jī)，但是其在礦井中多種不確定性因素的影響下還是具有一定的危險性，所以需要采用相應(yīng)的危險預(yù)警措施和對車輛配置相應(yīng)的安全保護(hù)裝置，以此來降低事故發(fā)生概率，確保煤礦井下的生產(chǎn)安全。

2無軌膠輪車運(yùn)輸優(yōu)勢分析

目前防爆無軌膠輪車已經(jīng)廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代礦井的開采作業(yè)中，其型號不同具有的功能也不能，并應(yīng)用于礦井開采的不同場合中，這些不同型號的車輛也具有不同的動力裝置，主要分為輕型材料車、重型材料車和運(yùn)人車等類型。其與其他類型的車輛相比表現(xiàn)出以下優(yōu)勢：一是此種車輛具有較強(qiáng)的靈活性和較高的運(yùn)輸效率，其爬坡能力強(qiáng)，可以直接將所需要的物料運(yùn)送至井底，大大節(jié)省了物料轉(zhuǎn)運(yùn)的時間和勞動力;二是由于是無軌膠輪車，不需要在運(yùn)輸巷道中進(jìn)行軌道鋪設(shè)，因此也不需要對巷道底板進(jìn)行硬化處理，而且當(dāng)巷道出現(xiàn)底鼓等問題時，不會對正常的物料運(yùn)輸產(chǎn)生影響，因此增加了物料運(yùn)輸?shù)目煽啃裕以龃罅讼锏纼?nèi)的作業(yè)空間;三是無軌膠輪車還可以用來對支架的整體運(yùn)送，大大節(jié)省了支架安裝與拆除的時間，減少了人工勞動量，并提高了井下作業(yè)效率;四是由于此中車輛不需要進(jìn)行軌道的鋪設(shè)，因此降低了軌道鋪設(shè)和維修的費(fèi)用，比起傳統(tǒng)的車輛大大降低了煤礦井下開采作業(yè)的運(yùn)輸成本。

3保護(hù)系統(tǒng)工作原理及性能比較

3.1車輛安全保護(hù)系統(tǒng)工作原理

目前在煤礦井下開采作業(yè)中對防爆無軌膠輪車采用的保護(hù)裝置主要有氣壓式和電氣式兩種，二者具有類似的工作原理，其原理圖如圖3.1所示，即在發(fā)動機(jī)容易出現(xiàn)故障或事故的重點(diǎn)危險部位采用溫度和壓力傳感器對其工作狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果監(jiān)測到溫度或壓力超出安全范圍，則此保護(hù)裝置就會驅(qū)動氣缸或液壓缸來對柴油機(jī)的進(jìn)氣和燃油通道進(jìn)行卻斷，強(qiáng)制發(fā)動機(jī)停機(jī)來確保其安全，并防止故障或事故的擴(kuò)大化，并提醒檢修人員及時進(jìn)行檢查和安全隱患的排除。

3.2保護(hù)系統(tǒng)性能比較

對于氣壓或液壓式安全保護(hù)裝置，其通過溫感熱敏元件產(chǎn)生熱脹冷縮或壓力對方向閥進(jìn)行控制，來實(shí)現(xiàn)放氣通道的開關(guān)。此種保護(hù)裝置具有內(nèi)部構(gòu)造元器件少、保護(hù)設(shè)置較為簡單，但是直觀性較差，需要駕駛?cè)藛T具有較高的駕駛水平，確保在保護(hù)系統(tǒng)失靈時能夠?qū)ΡＷo(hù)系統(tǒng)進(jìn)行及時接觸。此外，此種保護(hù)裝置的穩(wěn)桿器保護(hù)值是固定不變的，具有較差的可調(diào)節(jié)性，在經(jīng)過長時間的使用之后容易出現(xiàn)關(guān)鍵部件的老化問題，降低保護(hù)裝置的準(zhǔn)確性。此時則需要采取手動方式實(shí)施瓦斯保護(hù)等措施進(jìn)行停機(jī)等操作。

氣壓或液壓式安全保護(hù)裝置存在的問題是由于其自身結(jié)構(gòu)的缺陷導(dǎo)致的，無論怎樣進(jìn)行改進(jìn)都無法徹底解決。為了解決以上問題，又研發(fā)出電氣式的安全保護(hù)裝置，其基本原理與單片機(jī)原理類似，如圖3.2所示，并具有檢測、顯示、報(bào)警和保護(hù)控制等功能于一身。此裝置主要由主機(jī)，壓力、位置、速度與甲烷傳感器等部件組成，在正常工作中，這些傳感器可以對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集，并將數(shù)據(jù)傳輸給主機(jī)由相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理和分析，并將處理與分析結(jié)果進(jìn)行顯示，一旦任何參數(shù)超出規(guī)定范圍則此保護(hù)裝置就會發(fā)出聲光警報(bào)，并在設(shè)定的延時結(jié)束之后驅(qū)動相應(yīng)機(jī)構(gòu)對柴油機(jī)進(jìn)行停機(jī)處理。此保護(hù)裝置比氣壓或液壓保護(hù)裝置具有更低的誤差率和更高的準(zhǔn)確性，可以起到準(zhǔn)確和及時的保護(hù)作用，并且能夠通過顯示屏進(jìn)行顯示，降低了對駕駛?cè)藛T駕駛水平的要求，降低了工作人員的勞動強(qiáng)度，并具有安裝靈活、空間大和安裝與維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)。

4防爆無軌膠輪車安全保護(hù)系統(tǒng)

煤礦井下開采作業(yè)中所使用的防爆無軌膠輪車，其作業(yè)環(huán)境較為惡劣，如果經(jīng)過長時間的運(yùn)行，加之使用方法不得當(dāng)、維護(hù)不及時等原因，就容易導(dǎo)致車輛出現(xiàn)防爆失效的問題，此時會提高冷卻水和柴油機(jī)的溫度，甚至引發(fā)尾氣成分超標(biāo)等問題，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故的發(fā)生。因此在車輛使用的過程中，應(yīng)定期對其防爆能力進(jìn)行定期檢測和在線監(jiān)測，提高車輛運(yùn)行的可靠性。本文介紹的電氣式安全保護(hù)裝置，不僅具有本文3.2中所具有的功能和優(yōu)點(diǎn)，而且還可以通過在線監(jiān)測系統(tǒng)對車輛中各系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)參數(shù)異常對故障隱患進(jìn)行預(yù)測，并表現(xiàn)在以下兩個方面：一是電氣式安全保護(hù)裝置具有功能分析的功能，可以通過啟動之前的安全自檢和運(yùn)行中的安全監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)來對車輛進(jìn)行安全保護(hù)作用;二是通過科學(xué)合理的安全保護(hù)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，對車輛運(yùn)行中的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對影響防爆無軌膠輪車運(yùn)行安全的因素進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，通過傳感器收集瓦斯?jié)舛?、尾氣濃度、冷卻水溫度、柴油機(jī)機(jī)體表面溫度、尾氣成分、一氧化碳及氮氧化物的體積與濃度等相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過主機(jī)的數(shù)據(jù)處理與對比功能，把收集的數(shù)據(jù)處理成變化趨勢圖進(jìn)行顯示，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，供工作人員進(jìn)行參考，且在出現(xiàn)異常狀況時自動發(fā)出報(bào)警，并進(jìn)行車輛的停止或減速等操作，便于維修人員進(jìn)行檢修。

5結(jié)語

綜上所述，正是由于防爆無軌膠輪車具有以上優(yōu)點(diǎn)，目前其在煤礦井下開采作業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，但是在實(shí)際應(yīng)用中，影響車輛安全保護(hù)系統(tǒng)可靠性的因素較為復(fù)雜，需要加強(qiáng)對其安全保護(hù)系統(tǒng)的研究，并結(jié)合目前的專家系統(tǒng)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，提高安全保護(hù)系統(tǒng)判斷和預(yù)測的準(zhǔn)確性，降低其出現(xiàn)誤動或拒動的概率，確保車輛的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張甲瑞， 萬中元， 湯貴庭. 保護(hù)裝置在防爆柴油機(jī)無軌膠輪車上的應(yīng)用[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)， 2017（14）：67-68.

[2]郭躍. 無軌膠輪車安全影響分析及保護(hù)系統(tǒng)研究[J]. 江西煤炭科技， 2016（3）：7-8.

（兗礦集團(tuán)濟(jì)寧二號煤礦 山東省濟(jì)寧市 272072）