礦用防爆無軌膠輪車安全保護系統(tǒng)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(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裝置的工作原理，并對其性能和優(yōu)缺點進行對比，重點對車輛電氣式安全保護系統(tǒng)進行了研究。

關(guān)鍵詞：礦用防爆;無軌膠輪車;安全保護系統(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，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(jié)省了物料轉(zhuǎn)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(shè)，因此也不需要對巷道底板進行硬化處理，而且當(dāng)巷道出現(xiàn)底鼓等問題時，不會對正常的物料運輸產(chǎn)生影響，因此增加了物料運輸?shù)目煽啃?，且增大了巷道?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行軌道的鋪設(shè)，因此降低了軌道鋪設(shè)和維修的費用，比起傳統(tǒng)的車輛大大降低了煤礦井下開采作業(yè)的運輸成本。

3保護系統(tǒng)工作原理及性能比較

3.1車輛安全保護系統(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)動機容易出現(xiàn)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(jiān)測，如果監(jiān)測到溫度或壓力超出安全范圍，則此保護裝置就會驅(qū)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(fā)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(tǒng)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(chǎn)生熱脹冷縮或壓力對方向閥進行控制，來實現(xiàn)放氣通道的開關(guān)。此種保護裝置具有內(nèi)部構(gòu)造元器件少、保護設(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，確保在保護系統(tǒng)失靈時能夠?qū)ΡＷo系統(tǒng)進行及時接觸。此外，此種保護裝置的穩(wěn)桿器保護值是固定不變的，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(jié)構(gòu)的缺陷導(dǎo)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(fā)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(yīng)的參數(shù)進行實時采集，并將數(shù)據(jù)傳輸給主機由相應(yīng)的計算機軟件進行處理和分析，并將處理與分析結(jié)果進行顯示，一旦任何參數(shù)超出規(guī)定范圍則此保護裝置就會發(fā)出聲光警報，并在設(shè)定的延時結(jié)束之后驅(qū)動相應(yīng)機構(gòu)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?cè)藛T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(yōu)點。

4防爆無軌膠輪車安全保護系統(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)過長時間的運行，加之使用方法不得當(dāng)、維護不及時等原因，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的溫度，甚至引發(fā)尾氣成分超標等問題，從而導(dǎo)致嚴重的安全事故的發(fā)生。因此在車輛使用的過程中，應(yīng)定期對其防爆能力進行定期檢測和在線監(jiān)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(yōu)點，而且還可以通過在線監(jiān)測系統(tǒng)對車輛中各系統(tǒng)的運行狀況進行監(jiān)測，并根據(jù)參數(shù)異常對故障隱患進行預(yù)測，并表現(xiàn)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(jiān)測與保護系統(tǒng)來對車輛進行安全保護作用;二是通過科學(xué)合理的安全保護系統(tǒng)方案設(shè)計，對車輛運行中的各項參數(shù)數(shù)據(jù)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(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(guān)數(shù)據(jù)，然后通過主機的數(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(xiàn)異常狀況時自動發(fā)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(jié)語

綜上所述，正是由于防爆無軌膠輪車具有以上優(yōu)點，目前其在煤礦井下開采作業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，但是在實際應(yīng)用中，影響車輛安全保護系統(tǒng)可靠性的因素較為復(fù)雜，需要加強對其安全保護系統(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)等先進技術(shù)，提高安全保護系統(tǒng)判斷和預(yù)測的準確性，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）