關于630E卡車排煙管改造及其防護措施的制定

蔡海波　栗飛

摘要：630E卡車排煙管原車設計整體長度較長，并非一根完整的結構管件，并依據發動機尾氣排放路線利用卡子將各種長度、形狀不一的短小部分連接在一起，其中位于左側大梁后部的接口由于轉彎角度大（接近90度），再加上排煙管整體重量較大，設備在運行過程中，受工況影響，該部位排煙管偶爾發生脫落現象，而該部位下方正好布置有三根舉升高壓液壓油管，一旦排煙管脫落，將極易引起火災事故的發生，因此決定延長左側大梁后部排煙管長度80cm，使其與下一節的接口避開上述液壓油管，即使發生排煙管脫落，也可避免火災事故的發生，從而有效地消除了安全隱患。

關鍵詞：630E;排煙管;改造

中圖分類號：TP422? 文獻標識碼：B

0 前言

630E電動輪驅動卡車是神華準能黑岱溝露天煤礦運輸巖石和原煤的主機設備，由于露天礦運輸路況較為復雜，同時由于設備老化，導致卡車的故障率增加，尤其是位于左側大梁后部的排煙管發生脫落，一旦掉落在可燃物上，頃刻之間即可引發火災事故，存在重大的安全隱患。

1 卡車排氣系統簡介

卡車排氣系統作為卡車排放尾氣的專用部件，其組成部件也較為復雜，主要由排氣歧管、排煙管、消音管以及連接卡子組成。

1.1 排氣歧管

排氣歧管是連接卡車發動機氣缸體的，通過排氣歧管收集各缸的排氣同時將其導入到排氣總管中，是帶有分歧的管路。對于排氣歧管的主要要求是在最大程度上降低排氣的阻力，同時要避免不同缸的干擾。當排氣過于集中的時候，各缸之間就會產生相互干擾的現象，換言之就是在某缸進行排氣的時候，正好碰到別的缸排除來的廢氣。這種現象的出現就會在很大程度上增加排氣的阻力，從而削減發動機輸出功率。最好的解決方法是盡量分開各缸的排氣，每缸一個分支或者是兩個缸一個分支，保證每個分支盡可能的加長或者是獨立，從而降低管內的不同氣體所產生的影響。當油氣混合物進入到燃燒室之后發生燃燒，從而使得活塞在高壓氣體的作用下產生運動，高壓氣體做功完成之后，就不會再次被利用產生動力，隨即被作為尾氣從發動機排放而出。尾氣從發動機16個氣缸排放出來之后匯集到了作用兩側的排煙管，最后被排放到外界大氣當中。因此，再設計排氣歧管的過程中，要綜合考慮其形狀、尺寸及布局，進而保證排氣過程暢通^[1] 。

1.2 排煙管

礦用卡車排煙管是將多個利用特殊鐵質材料設計而成的具有一定尺寸及形狀的排煙管小單元通過卡子連接在一起的組件，排煙管小單元的形狀、尺寸、布局要綜合考慮到卡車總體空間尺寸，最終在保證安全的前提下，做到有限空間的高效利用^[2] 。

1.3 消音器

從發動機排出來的尾氣流動方向不定，屬于紊流，這就導致尾氣在外排過程中與周圍管道之間產生沖擊，發出噪聲，嚴重影響設備的操作性能^[3] 。于是，消音器也就應運而生，其在吸收噪聲的同時，自身輕便、方便安裝的優勢也發揮的如魚得水。消音器是能夠阻止聲音傳播的一種設備，是將空氣動力性噪音進行消除的重要措施，將其安裝在卡車的發動機等空氣動力設備的氣流通道上或者是進排氣系統中，降低卡車的噪音。

在卡車排氣系統中的排煙管和消音器是各自獨立安裝在車架縱梁上的，因為排煙管和消音器的截面形狀是圓形，所以在安裝這兩部分的時候也具有相同的安裝機構結構形式。630E卡車安裝機構通過連接排氣管和消音器，由螺栓穿過安裝支座前平面上的圓孔連接固定車架縱梁和安裝機構。支座的安裝位置要放在車架縱梁的內部一側，形成C形結構，讓整體的車架縱梁和支座協調統一，為車架縱梁的內部位置提前預留更多的空間，方便讓卡車內部的其他類型的管道順暢通過。在安裝支座之上分布著一系列的圓孔，這些圓孔的作用是為了保證在安裝抱箍的時候不會受到上下位置的制約，通過利用更多的上下方向調節量以應對卡車排氣系統出現的各種誤差，比如裝配誤差和制造誤差。第一調整支架和第二調整支架之間的連接結構，保證在安裝抱箍的時候不會遭受前后位置的束縛，提高安裝的便利度，通過更多的前后方向調節量以克服排氣系統所產生的誤差和裝配誤差。抱箍可在排氣管和消聲器上進行左右滑動，克服了排氣系統左右位置裝配誤差;整套安裝機構由于前后、左右、上下位置均可根據需要進行調節，因此可滿足不同狀態排氣系統的安裝和使用要求。

2 排煙管脫落原因分析

630E卡車排煙管原車設計整體長度較長，并非一根完整的結構管件，并依據發動機尾氣排放路線利用卡子將各種長度、形狀不一的短小部分連接在一起，接口之間使用U型卡子緊固連接，排煙管上方使用吊卡固定使其保持在原始位置。黑岱溝露天煤礦坑下路況較為復雜，再加上自重較大，導致位于左側大梁后部排煙管（轉彎角度大接近90度）發生經常性的脫落，一旦掉落在相應的管路上將會發生火災事故，帶來不可估量的損失。

3.排氣管與設備連接的問題分析

（1）裝配應力過大

將卡車排氣總管連接增壓器渦輪進氣殼的時候，誤差的高低是可以通過增壓器安裝座加減墊和連接套的上下活動進行調節。縱向誤差可以通過增壓器安裝架上的腰型孔縱向移動增壓器以實現調節功能。橫向的誤差目前來看沒有較好的手段進行調節，只能依靠連接套之間的變形以滿足調節的需求。

（2）不合理的設計結構

每個氣缸蓋與排氣管之間的連接總是需要依靠一支管，連接氣缸蓋與支管的方法大多采用六方法蘭，緊固的時候采用六顆螺絲釘。在連接排氣總管的時候，因為受到空間的約束，而不能采用性能較好的結構設備，并且所使用的結構設備比較容易受到損壞。在后期的更換過程中又會因為空間狹小，使用扳手進行拆卸時難以用力，在經過長時間的使用之后，又會反復出現多種問題，最終導致結構設備發生問題，降低使用效果。

（3）使用材質較低的高溫性能

排氣管路的制造的材質抗高溫能力較弱，當溫度升高時就會大幅度降低疲勞強度和抗拉強度，根據已經損壞而替換下來的排氣管路材質情況看來，出現的問題多數是發生端面變形和端面裂痕。

（4）聯結螺栓和結構設備的熱膨脹系數具有差異

因為結構設備具有較低的熱膨脹系數，與較高熱膨脹系數的螺栓存在嚴重的不協調性，從而造成了卡車排氣的溫度升高的時候，緊固螺栓就會更加松弛。

4.排煙管脫落可能造成的危害

（1）液壓油管燃燒。

液壓油作為整個液壓系統傳遞動力的重要傳動介質，其自身還具有冷卻、防腐、密封、潤滑、清洗等功能，雖然其燃點較高，但是當周圍溫度特別高時還是可以燃燒的^[4] 。一旦發生排煙管脫落，其本身溫度就較高，再加上發動機排出的高溫煙氣作用，將會點燃附近的橡膠軟管，然后引發橡膠軟管內部存儲的液壓油著火。

（2）機油管燃燒。

機油發生燃燒的最低溫度稱之為閃點，其大概為200 ℃^[5] 。機油管路同樣使用的是橡膠軟管，其本身就是一種有機物，如果條件允許可以發生燃燒。如果排煙管發生斷裂或者脫落，經過發動機排出的尾氣溫度遠遠高于200 ℃，頃刻之間可將機油管點燃，然后將儲存于管路內部的機油點著，引發失火事件。

5 改造方式

將原來左側大梁后部排煙管長度增加80cm，使其與下一節的接口避開上述管路，此時即使發生意外，也可避免火災事故的發生，從而有效地消除了安全隱患，確保了人員、設備的安全，具體如圖1所示。

想要徹底將排氣管路高故障的問題解決掉，就要重新設計排氣管路。排氣管路設計的基本原則是保證互換性，將薄弱的環節逐漸取消。將聯接套換成波紋管，這樣能較為快速的適應熱膨脹和不同軸度所帶來的影響。

6 避免失火防護措施的制定

排煙管發生火災會帶來嚴重的安全問題，排煙管使用要注重防火措施運用，首先要注重預防工作，未雨綢繆，將卡車排氣管使用可能會發生的問題提前制定出解決方案。其次需要增強解決問題的能力，當問題發生要臨危不懼，靈活性的采取多種解決方案，降低損失。以下是在避免失火的防護措施基本方法：

（2）定期檢查排煙管。排煙管并不是一個完整的個體，而是由許多節形狀、尺寸不同的單元通過卡子連接而成，各個接口位置都包扎有防火布，這給平時的檢查工作就帶來了困難。排煙管的脫落是一個循序漸進的過程，并不是一下子就能夠發生的，在這個過程中可以通過一些表象來判斷，比如在排煙管附近某個部件上被煙氣熏得特別黑，就說明該出排煙管可能發生脫落或者斷裂現象^[6] 。

（2）定期檢查防火布，發現有破損或者表面沾有油污現象^[7] ，應將其及時進行更換，避免造成不必要的損失。

（3）定期檢查排煙管附近的油管，發現有磨損的應及時進行包扎避免磨損嚴重而引發的漏油現象;如果油管有滲漏或者抽芯的，及時將其進行更換，避免由此造成的次生災害。

（4）加強保養設備的程序規范。實施監測設備狀態和檢修計劃相結合的方式，強化油脂化驗技術對油樣的監測分析能力。制定定期的設備維護保養計劃，定期對設備中經常性發生故障的位置進行排查，提前預防問題，提早解決問題。嚴格維修和保養得設計標準，并高效執行，及時將錯誤的卡車使用習慣糾正，提升自修和外修的質量，確保設備完好無損。

（5）展開操作技術培訓工作，保證使用者對存在的故障能夠在第一時間內予以掌握，能主動感知存在的故障，并且在最短的時間內找到解決方案，將問題及時遏制，提升使用者的專業技術和故障維修能力。強化與司機之間的溝通，保證卡車駕駛人員知道自己的錯誤操作對機器設備的危害，不僅會導致設備發生故障，也會影響到自己的經濟收入。要求駕駛人員嚴禁長時間按住加快開關，盡可能的降低坡上起步，嚴禁在泥濘的路上快速行駛，將泥土卷入車內。

7 結語

本文著重描述了630E卡車排煙管脫落的故障現象，然后通過各車間、各工種的協調配合、共同協商、共同學習，最終制定出了本項技改技革的措施。該方法的提出，極大地提高了維修人員的檢修效率，同時也為今后的檢修工作提供了可貴的理論依據，及時地消除了安全隱患，將設備可能發生的火災事故扼殺在搖籃，確保了班組所承修設備的正常運行，保證了黑岱溝露天煤礦各項生產事務的正常開展。使用過程中要強化檢查力度，提高維護保養質量，將檢查出來的問題靈活性的采取維修措施，在最大限度上保證630E卡車的設計標準值與實際使用中的各項參數之間相吻合。

參考文獻：

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[6] 趙汝星.礦山機械運行與維護[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2008，14-22.

[7] 蘇維嘉.電動輪自卸車原理與運用[M].北京：中國社會出版社，2001，20-28.

作者簡介：

蔡海波（1987-）男，大專，神華準能設備維修中心汽修車間重卡鉗工，

栗飛（1987-）男，籍 貫：內蒙古赤峰市 研究生，神華準能設備維修中心汽修車間重卡鉗工。畢 業：2010年7月畢業于內蒙古機電職業技術學院，機電一體化專業。

（作者單位：神華準格爾能源有限責任公司 設備維修中心）