礦用防爆柴油機車在煤礦的應用

摘要:防爆柴油機車是近年來發(fā)展較快的一種礦井運輸工具，在現代化礦井中有代替蓄電池電機車的趨勢。本文就CCG10/9S防爆柴油機車的使用環(huán)境、工作原理、安全保護裝置以及應用中的實際效果和產生的經濟效益進行了系統的分析和研究。

關鍵詞:礦用防爆柴油機車 工作原理 保護裝置 應用分析

0 引言

防爆柴油機是一種以柴油為燃料的新型礦用動力機車。經過技術論證和實際運用，它適用于礦山井下具有爆炸性氣體的環(huán)境，是近年來被逐漸推廣的礦山運輸設備。CCG10/9S防爆柴油機車目前在板集煤礦得到了實際運用，逐步替代了板集煤礦傳統的蓄電池機車。

1 柴油機車的基本結構

CCG10/9S防爆柴油機車為900mm軌距，液力—機械傳動內燃機車，它由車體、車架、走行和制動等組成。機車為0-2-0軸列式的調車型機車。

防爆柴油機為MLR4110QFB型，主要由柴油機、進氣系統、廢氣處理系統、水散熱器及安全保護裝置等組成;進氣系統的進氣口和費氣處理系統的排氣口均設置有阻火器即防爆柵欄。廢氣處理系統由水夾層排氣管、水夾層波紋管、廢氣處理箱及補水箱組成;廢氣經水洗后再由防爆柵欄熄滅余火，保證排氣安全。進氣系統由進氣波紋管、進氣防爆柵欄及空氣濾清器組成;柴油機氣缸返回的火焰由進氣防爆柵欄滅火，確保進氣口安全。

2 柴油機車的安全保護裝置

2.1 安全保護裝置通電后，主機中的微型計算機通過傳感器對溫度、壓力、水位等參數進行采樣和運算，處理結果送顯示電路進行顯示，同時與設定值進行比較，如果某一路的檢測參數超過設定值，則裝置發(fā)出聲光報警。

2.2 防爆柴油機配置ZEB-15/24防爆柴油機自動保護裝置，具有排氣溫度、表面溫度、冷卻水溫、機油壓力、廢氣處理水位等5種保護，并配置便攜式瓦斯監(jiān)測報警儀，當各項保護超過設定值時，保護裝置發(fā)出聲光報警信號，在一分鐘內自動停止柴油機工作，具有可靠性高，使用維護方便等特點。其電路原理圖如下:

3 柴油機車運行要滿足的條件

3.1 燃油的選用:柴油機必須使用符合國家標準的GB252-87環(huán)境溫度規(guī)定指標的輕柴油。根據不同的環(huán)境溫度選用不同牌號的輕柴油見下表:

為了減少故障，延長柴油機的使用壽命，要嚴格遵守使用清潔燃油的原則。

3.2 潤滑油的選用:柴油機采用的是自然吸氣，選用L-ECC級柴油機機油，禁用普通柴油機機油，以避免由此產生的拉缸、抱瓦等意外故障的發(fā)生。應根據環(huán)境溫度，為柴油機、噴油泵、油浴式空氣濾清器選擇潤滑油。

3.3 冷卻水的選用:柴油機中使用的冷卻水應該是清潔的軟水，如河水、雨水、雪水等，如果使用了含有大量礦物質的硬水，在高溫下，這些礦物質會從水中沉淀析出來產生水垢。水垢積附在管道和高溫零件的壁面上，會造成管道堵塞和高溫零件散熱困難，容易使柴油機過熱，引起故障。

3.4 軌道車場鋪設的要求:由于柴油機車運輸牽引能力較強，拉運車輛多，要求調車車場要比蓄電池機車車場更長，一般要達到90米左右，才能充分發(fā)揮柴油機車的運力。

3.5 副井罐籠的尺寸要求:板集煤礦副井罐籠有效裝載長度為5m，是運輸動力機車升入井的必經通道。雙向操作的CCG10/9S柴油機車外型尺寸長×寬×高為:5000mm×1120mm×1600mm。一般8T蓄電池機車的外型尺寸長×寬×高為:4850 mm×1120 mm×1500 mm。因此板集煤礦副井罐籠均能滿足這兩種型號機車的提升入井條件。

4 柴油機車與蓄電池機車相比具備的技術特點

CCG10/9S防爆柴油機車與蓄電池電機車相比具有以下特點:①機車功率和牽引力不會隨運行時間的增加而減小，運輸效率高，持續(xù)工作能力強。②不需要設置充電房和充電設備，減少充電工人員的配備等。③工作可靠，使用維護簡單，不需調配制電解液，對環(huán)境污染減小。④CCG10/9S防爆柴油機在控制器內設置了液晶顯示屏，使操作工的視線范圍擴大，更好地保障了行車安全。⑤該型號機車柴油機進氣口和費氣排放口，均采用特殊改進，整車具有防爆性能和瓦斯超限自動保護性能，和防爆蓄電池機車一樣，均適應有瓦斯的井下工作環(huán)境。

5 柴油機車與蓄電池機車的經濟比較

5.1 每臺蓄電池機車每年的運輸費用為39.62萬元。并且不包括充電廠房設置建設固定費用需投入80多萬和購置充電設備12萬元。具體包括:①崗位作業(yè)人員(包括充電工、電瓶維修工、硫酸配制工)工資費用支出24萬/年。②電池機車年運行費用為15.62萬元。每年要更換以下零部件:電樞2臺:2臺*4000元/臺=8000元;控制器1臺:1臺*7800元/臺=15600元;減速機2臺:2臺*6000 元/臺=12000元;閘塊8塊:8塊*75元/塊=600元;彈簧板4套:4套*750元/套=3000元;硫酸1200公斤:1200公斤*3元/公斤 =3600元;按一天按額定功率運行十六小時計算，運行電費為:30千瓦*16小時/天*365天*0.5元/度=87600元;更換一箱電源裝置需3萬元;其它小型材料4000元。

5.2 每臺防爆柴油機車的運行費用為12.33萬元。具體包括:柴油費用:15公升/小班*3小班/天*30天/月*12月*6.5元/公升=105300元;維修費用:12000元;其它未預見費用:500元/月*12月=6000元。

通過實際使用和理論測算，僅運行費用一項，防爆柴油機車比蓄電池機車每年要節(jié)約運行費用27.29萬元。其次防爆柴油機車與蓄電池機車相比，省時省力省人工，同時還消除了蓄電池機車電解液在使用過程中產生的有害氣體對環(huán)境的污染和對人體的傷害。

6 防爆柴油機車與蓄電池機車的運輸能力比較

CCG10/9S防爆柴油機車最大牽引噸位在坡度達到3‰時，最大牽引噸位達到130噸。如果用柴油機車牽引MGC1.7-9B型礦車的話，每輛裝滿矸石的重車按3.7T計算，一次最多可牽引近35輛重車;同樣條件下，8T蓄電池機車一次最多只能牽引18輛重車。防爆柴油機車的運輸能力是一般蓄電池機車近2倍。

7 結語

CCG10/9S防爆柴油機車的應用不僅給煤礦企業(yè)節(jié)約了大量的資金投入，同時減輕了工人的勞動強度。運輸能力比現在廣泛使用的蓄電池機車的功率更大，機動性和安全性更高，能夠滿足現代化大型礦井平巷運輸的需求。隨著礦井自動化程度的不斷加強，運輸系統信集閉系統的不斷完善，電磁遠控道岔、載頻電話與模調度、以太網在煤礦的廣泛應用，防爆柴油機車大幅度地提升了板集煤礦的運輸效率，在大型現代化礦井中有廣泛的應用前景。