礦用防爆無軌膠輪車安全保護系統的研究

鄭俊祥

摘要：文章分析目前礦用防爆無軌膠輪車的應用優勢，介紹目前常用的氣壓式、液壓式以及電氣式車輛安全保護裝置的工作原理，并對其性能和優缺點進行對比，重點對車輛電氣式安全保護系統進行了研究。

關鍵詞：礦用防爆;無軌膠輪車;安全保護系統

1引言

在煤礦井下巷道的正常正常作業中，容易產生瓦斯、煤塵等易燃易爆的物質，所以在井下巷道中所使用的柴油機等設備如果出現高溫或火花等現象，就有可能引燃煤礦井下巷道中的易燃易爆氣體，從而發生火災甚至是爆炸等嚴重的安全事故。所以在煤礦井下生產中通常采用防爆設備預防上述問題的發生。其中防爆無軌膠輪車中安裝有防爆柴油機，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，所以需要采用相應的危險預警措施和對車輛配置相應的安全保護裝置，以此來降低事故發生概率，確保煤礦井下的生產安全。

2無軌膠輪車運輸優勢分析

目前防爆無軌膠輪車已經廣泛應用與現代礦井的開采作業中，其型號不同具有的功能也不能，并應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、重型材料車和運人車等類型。其與其他類型的車輛相比表現出以下優勢：一是此種車輛具有較強的靈活性和較高的運輸效率，其爬坡能力強，可以直接將所需要的物料運送至井底，大大節省了物料轉運的時間和勞動力;二是由于是無軌膠輪車，不需要在運輸巷道中進行軌道鋪設，因此也不需要對巷道底板進行硬化處理，而且當巷道出現底鼓等問題時，不會對正常的物料運輸產生影響，因此增加了物料運輸的可靠性，且增大了巷道內的作業空間;三是無軌膠輪車還可以用來對支架的整體運送，大大節省了支架安裝與拆除的時間，減少了人工勞動量，并提高了井下作業效率;四是由于此中車輛不需要進行軌道的鋪設，因此降低了軌道鋪設和維修的費用，比起傳統的車輛大大降低了煤礦井下開采作業的運輸成本。

3保護系統工作原理及性能比較

3.1車輛安全保護系統工作原理

目前在煤礦井下開采作業中對防爆無軌膠輪車采用的保護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，即在發動機容易出現故障或事故的重點危險部位采用溫度和壓力傳感器對其工作狀況進行實時監測，如果監測到溫度或壓力超出安全范圍，則此保護裝置就會驅動氣缸或液壓缸來對柴油機的進氣和燃油通道進行卻斷，強制發動機停機來確保其安全，并防止故障或事故的擴大化，并提醒檢修人員及時進行檢查和安全隱患的排除。

3.2保護系統性能比較

對于氣壓或液壓式安全保護裝置，其通過溫感熱敏元件產生熱脹冷縮或壓力對方向閥進行控制，來實現放氣通道的開關。此種保護裝置具有內部構造元器件少、保護設置較為簡單，但是直觀性較差，需要駕駛人員具有較高的駕駛水平，確保在保護系統失靈時能夠對保護系統進行及時接觸。此外，此種保護裝置的穩桿器保護值是固定不變的，具有較差的可調節性，在經過長時間的使用之后容易出現關鍵部件的老化問題，降低保護裝置的準確性。此時則需要采取手動方式實施瓦斯保護等措施進行停機等操作。

氣壓或液壓式安全保護裝置存在的問題是由于其自身結構的缺陷導致的，無論怎樣進行改進都無法徹底解決。為了解決以上問題，又研發出電氣式的安全保護裝置，其基本原理與單片機原理類似，如圖3.2所示，并具有檢測、顯示、報警和保護控制等功能于一身。此裝置主要由主機，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的參數進行實時采集，并將數據傳輸給主機由相應的計算機軟件進行處理和分析，并將處理與分析結果進行顯示，一旦任何參數超出規定范圍則此保護裝置就會發出聲光警報，并在設定的延時結束之后驅動相應機構對柴油機進行停機處理。此保護裝置比氣壓或液壓保護裝置具有更低的誤差率和更高的準確性，可以起到準確和及時的保護作用，并且能夠通過顯示屏進行顯示，降低了對駕駛人員駕駛水平的要求，降低了工作人員的勞動強度，并具有安裝靈活、空間大和安裝與維護簡便等優點。

4防爆無軌膠輪車安全保護系統

煤礦井下開采作業中所使用的防爆無軌膠輪車，其作業環境較為惡劣，如果經過長時間的運行，加之使用方法不得當、維護不及時等原因，就容易導致車輛出現防爆失效的問題，此時會提高冷卻水和柴油機的溫度，甚至引發尾氣成分超標等問題，從而導致嚴重的安全事故的發生。因此在車輛使用的過程中，應定期對其防爆能力進行定期檢測和在線監測，提高車輛運行的可靠性。本文介紹的電氣式安全保護裝置，不僅具有本文3.2中所具有的功能和優點，而且還可以通過在線監測系統對車輛中各系統的運行狀況進行監測，并根據參數異常對故障隱患進行預測，并表現在以下兩個方面：一是電氣式安全保護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行中的安全監測與保護系統來對車輛進行安全保護作用;二是通過科學合理的安全保護系統方案設計，對車輛運行中的各項參數數據進行采集，對影響防爆無軌膠輪車運行安全的因素進行重點監測，通過傳感器收集瓦斯濃度、尾氣濃度、冷卻水溫度、柴油機機體表面溫度、尾氣成分、一氧化碳及氮氧化物的體積與濃度等相關數據，然后通過主機的數據處理與對比功能，把收集的數據處理成變化趨勢圖進行顯示，并與標準值進行對比，供工作人員進行參考，且在出現異常狀況時自動發出報警，并進行車輛的停止或減速等操作，便于維修人員進行檢修。

5結語

綜上所述，正是由于防爆無軌膠輪車具有以上優點，目前其在煤礦井下開采作業中的應用越來越廣泛，但是在實際應用中，影響車輛安全保護系統可靠性的因素較為復雜，需要加強對其安全保護系統的研究，并結合目前的專家系統以及神經網絡系統等先進技術，提高安全保護系統判斷和預測的準確性，降低其出現誤動或拒動的概率，確保車輛的安全、穩定運行。

參考文獻：

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（兗礦集團濟寧二號煤礦 山東省濟寧市 272072）