氣啟動電保護技術在無軌膠輪車中的應用

楊志軍

(山西西山中煤機械制造有限公司,山西太原 030053)

氣啟動電保護技術在無軌膠輪車中的應用

楊志軍

(山西西山中煤機械制造有限公司,山西太原 030053)

在煤礦井下保證無軌膠輪車可以安全的進行作業,本文針對各種啟動保護的技術系統進行相關分析和闡述,通過對氣啟動電保護技術的具體工作原理、相應組成以及氣啟動電保護的功能特點,詳細闡述了氣啟動電保護在無軌膠輪車中的全面應用。

無軌膠輪車 氣啟動電保護 全面應用

防爆柴油機式無軌膠輪車的具體性能是防爆性能良好,可以在有煤塵、瓦斯等危險性爆炸性環境中進行安全作業,因此,在當前煤礦井下得以全面應用。防爆柴油機可以看成是整體機器的動力源泉,安全防爆性能影響著整個無軌膠輪車在井下的安全運行。具體的防爆柴油機無軌膠輪車的防爆功能具體體現在柴油機的本機防爆啟動以及安全保護運行停機等方面。所以,要想保證柴油機在具有爆炸性氣體的工作環境中不會點燃氣體,在遇到過于異常的情況時,不受主觀因素的改變,無軌膠輪車的自動保護裝置可以及時報警并停止運轉,在具體的故障排除之后,可以正常啟動并運行良好,一定要給無軌膠輪車配備高性能、高可靠性的安全啟動保護系統,能夠很好的降低事故的發生程度,最大限度的保證作業安全進行。

1 對安全啟動保護系統進行闡述

當前,防爆柴油機無軌膠輪車的啟動、安全保護系統具體可以分為:一是,氣啟動氣保護；二是,電啟動電保護；三是,氣啟動電保護。具體的啟動原理是根據氣或者是電進行驅動馬達轉動,進而帶動防爆柴油機的齒輪轉動,通過防爆柴油機達到相應的轉數來實現全面啟動。具體的安全保護原理是,通過各項傳感器對防爆柴油機的參數進行監控,一旦出現異常情況,就可以及時報警,并使柴油機停止運轉,實現安全保護的功能[1]。

這三種安全啟動保護形式都有自己的特點,在安全啟動系統技術方面,電啟動和氣啟動進行比較,前者具有操作方便、可以進行多次連續啟動、快捷省力等特點,但是,目前,防爆電動馬達的質量不高,需要配備防爆電源箱,客戶一定要配備充電裝置,電啟動技術的安全性能、質量還有待提高。

氣保護技術系統的可靠性較高,它是先于電啟動在防爆柴油機膠輪車中進行使用的。隨著氣保護技術的全面應用,所曝露出來的問題也非常多:例如,其可觀看性能較差、具體定值保護不能調轉,要求駕駛人員一定要對機器有所了解,避免出現保護失靈的情況出現,只有這樣,才能在事故發生之前采取有效措施予以保護。

在防爆柴油機無軌膠輪車中全面應用電保護技術,改善了氣保護技術的局限性,是集高度智能、集成、靈敏于一身,可以進行時時監控、并檢測溫度壓力等參數的作用。

根據防爆柴油機的具體功能以及相應的控制技術的全面發展,針對目前的技術水平來說,防爆柴油機式無軌膠輪車中具體應用氣啟動電保護技術是較為安全的啟動、保護形式。

2 氣啟動技術系統的運用原理

防爆柴油機無軌膠輪車氣啟動技術主要包括:一是,充氣單元；二是,啟動單元；三是,其他工作單元等。氣啟動技術運用氣體驅動馬達進行轉動,進而帶動發動機進行運轉,用以實現全新的啟動方式,氣壓啟動的方式具有防爆性能良好、可靠性能等級高、啟動力矩非常大,成本較低、對環境沒有污染、方便維護等特點,在當前煤礦井下的使用越來越廣泛[2]。

2.1 充氣單元

充氣單元是防爆柴油機無軌膠輪車氣啟動技術系統的重要組成,同時,也是驅動氣電馬達旋轉的總介質源。通常無軌膠輪車的氣啟動技術系統有兩套較為獨立的充氣單元,其中是一套人工充氣單元,用來實現新車在第一次進行啟動或者車輛在出現事故后進行的互救情況；另外一套充氣單元是自動充氣單元,在經過人工單元進行啟動之后,第一次進行車輛啟動,然后通過自身配備的壓縮機自動充氣。具體的工作原理如圖1所示。

圖1 氣啟動充氣單元的原理

2.2 具體的啟動單元

啟動單元的具體功能是運用高速旋轉的充氣發達來啟動防爆柴油機。啟動單元包含氣馬達、相應的氣閥、氣缸以及氣源開關等。因為防爆無軌膠輪車進行啟動和停車較為頻繁,同時,本著節約能源、保護環境的原則,要求啟動單元的各個部件的質量一定要可靠、性能良好。啟動馬達和防爆柴油機進行合理匹配是車輛能合理啟動的關鍵,具體的好壞直接影響著車輛的運行[3]。

2.3 其他進行工作的單元

由于啟動技術系統的安全性能以及抗震性能好的特點,可以保證在較為惡劣的環境下進行工作,客戶可以依據當時的具體情況進行車輛的實際功能增設,例如,車輛駛入巷道平面路口、轉彎時鳴笛提示；車輛進行啟動、車輛加速、車輛未停穩、車輛進行倒車等情況下的信號提示；車輛行駛中乘坐人員出現異常情況向駕駛員發出的報警信號提示；在駕駛員位置的前擋風玻璃增加雨刷等等,都可以使用這項工作單元[4]。

3 電保護系統技術的性能和特點

電保護技術是由單片機的原理合成,其中包括集檢測功能、顯示功能、報警功能以及保護控制合為一體的保護裝置,具體進行保護主機、監測傳感器、顯示器、燃油控制裝置、風門控制裝置等部件組成(如圖2所示)。具體的檢測內容包括國家防爆標準中的各種保護措施(例如,系統水溫、系統油溫、系統油壓、系統液壓等),還可以檢測防爆柴油機的運行轉數以及車輛行駛的里程數。為了保護及時準確到位,設立了反饋電路,用來實現有關參數一旦超過保護的標準,隨時可以發出警報信號,然后通過調整電磁閥,切斷防爆柴油機進油、進氣系統的自動停機性能。電保護系統應用了四個關鍵性技術:主機實時監控技術、全面跟蹤漢顯技術、傳感器應用監測技術、具體執行單元技術。

圖2 電控式安全保護裝置原理圖

3.1 主機實時監控技術

主機實時監控技術是整個電保護裝置的中心裝置,包括:主機與壓力、溫度、甲烷傳感器以及速度等組成。因為其功能主要集中在一個箱體內,使具體的安裝位置非常靈活,節省了空間,維護方便快捷。將主機單元進行創新,全面應用了微型計算機處理技術,充分利用各項傳感技術進行采樣,經過計算機處理之后,把處理結果和具體設定值進行比較,判斷結果是否在安全的范圍之內,一旦出現元部件出現異常,及時采取相應措施[5]。

3.2 全面跟蹤漢顯技術

全面跟蹤漢顯技術運用液晶顯示器滾動顯示各項監控狀態。一旦出現一項或者多項超過了設定值,該顯示器會發出報警的聲音。

3.3 傳感器應用監測技術

傳感器應用監測技術主要通過傳感器具體實現監測數值以及信號之間轉換的,用來提高系統的監測能力。換句話說,質量優良的傳感器是電保護技術發展的前提,在這個系統中,傳感器技術通過各項傳感監測柴油機的參數,在具體完成感應監測技術后,把相應的數據傳輸到計算機中。

3.4 具體執行單元技術

具體執行的單元部件包括:電磁閥、燃油控制裝置、風門裝置等。防爆柴油機無軌膠輪車的安全保護要求直接切斷柴油機的油源和氣源,具體執行單元技術的關鍵點是,一定要抓住這一情況在當前系統出現狀況時予以保護。

4 結語

煤炭科學研究院從2000年開始,成功研制了我國首臺防爆式柴油機無軌膠輪車,在無軌膠輪車中使用了氣啟動氣保護技術、電啟動電保護系統技術、氣啟動電保護系統技術。因為電啟動電保護技術的關鍵部件防爆性能故障率較高,車輛自身需要配備電源箱和充電裝置,所以,電啟動電保護技術的可靠性能和質量好壞亟待提高,氣保護技術受限于性能、形式、可靠性的制約,導致問題頻繁暴露,不能徹底解決。伴隨今后工作的深入開展,電啟動電保護技術目前存在的問題將得到解決,電啟動電保護系統技術防爆無軌膠輪車發展的趨勢。所以,基于近幾年在煤礦井下的全面使用,據當前技術水平來說,氣啟動電保護系統技術是防爆無軌膠輪車的最佳使用形式。

[1]徐炳輝.氣動手冊[K].上海:上海科學技術出版社,2013,12(36):99-102.

[2]周茂普.礦用防爆無軌膠輪車安全保護系統的研究[J].液壓與氣動,2012,6(12):43-44.

[3]周世君.發動機電啟動系統的基本組成及主要參數的確定[J].農業機械,2013,39(8):70-71．

[4]中華人民共和國電啟動行業協會.MT 990礦用防爆柴油機通用技術條件[M].北京:煤炭工業出版社,2013,12(35):103-123.

[5]礦用防爆柴油發動機設計研究[J].煤礦機械,2013,30(6):32-34.

[6]趙玉海.氣啟動電保護技術在無軌膠輪車中的應用[J].煤礦機械,2013,32(1):194-196.

楊志軍(1980—),男,山西嵐縣人,2005年畢業于中北大學,工程師,主要從事礦山設備的設計開發工作。