百科详情

防爆柴油机是在地面柴油机的基础上，按照相关标准，通过防爆改造设计研制而成，是一种可适应井下爆炸性气体环境的矿用运载设备动力装置。进气系统、排气系统和安全保护系统的防爆改造是关键，也是柴油机防爆技术的研究热点，国内外已对柴油机的防爆技术进行了大量的基础性研究，并取得了较大的进展。安全保护系统是防爆柴油机能否在矿井中安全使用的关键，因此安全保护系统也是防爆柴油机课题的一个值得深入研究的问题。

防爆柴油机的进气防爆系统主要由空气滤清器、进气管、进气阻火器、进气关断阀和进气歧管等组成。

进气关断阀作为安全保护系统的执行机构，其作用是在安全保护系统发出警报时能快速精准地关闭进气道，强制柴油机熄火停车，是防爆柴油机进气系统的研究热点之一。进气阻火器能防止柴油机气缸进气门喷出的火焰和火星窜入含有易燃易爆气体或粉尘的工作环境，对防爆柴油机流动特性影响较大，其隔爆性能直接影响着进气系统的防爆性能，在工业生产上应用也十分广泛，是工程界的研究重点之一。

防爆柴油机的排气防爆系统由冷却系统、废气处理系统和排气阻火器等部分组成。

冷却系统是在地面柴油机冷却系统的基础上改造研制而成，主要涉及冷却循环回路、排气歧管和排气管等3个方面的改造，其作用主要是保证防爆柴油机机体表面和排气系统表面的温度不超过防爆标准。废气处理系统主要包括废气处理箱等，其功能是对尾气进一步冷却处理，保证排气温度满足防爆标准，并滤去尾气中的CO、NOx等有害气体和PM，保证矿井中的空气质量。排气阻火器的结构和功能与进气阻火器相同。高温废气从气缸排气门排出后，依次经过水冷排气歧管、水冷排气管以及废气处理箱等的冷却或净化后进入外部环境。

安全保护系统是防爆柴油机至关重要的组成部分，能对防爆柴油机各监控参数进行有效监测，在发生警告时能及时对防爆柴油机进行控制。

防爆柴油机车是继电力牵引机车后又- .种比较新型的牵引机车。它以防爆柴油机为动力源，整车具有防爆性能，用于含有瓦斯和煤尘等易燃易爆的环境。这种牵引机车不仅具有电力牵引机车的- -切性能，而且更安全。比较于传统牵引设备,这种牵引车还有- -种优势:当发生断电或巷道灌水等事故时仍能可靠运行。

《煤矿安全规程》第三百四十七条规定: “瓦斯矿井中使用机车运输时，应遵守下列规定： (二)在高瓦斯矿井进风(全风压通风)的主要运输巷道内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。.... (五) 煤(岩)与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，如果在全风压通风的主要风巷内使用机车运输，必须使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆柴油机车。”

防爆柴油机车主要由动力系统、换挡变速箱、驱动箱和轮对、车架及悬挂系统、驾驶室及操纵机构、制动系统、监控系统等构成。

该装置由防爆柴油机主机、进气防爆系统、排气防爆系统和安全保护自动控制系统四部分系统组成。

防爆柴油机主机现主要是以国产防爆柴油机为主，-般是由整车生产厂与柴油机生产专业厂联合设计研制的。其技术指标符合《矿用防爆柴油机通用技术条件》要求。防爆柴油机车所用防爆柴油机从单缸水冷四冲程式到多缸水冷四冲程式。

柴油机进气防爆系统由空气滤清器、进气防爆栅栏、进气阻风门]和防爆进气歧管组成，进气流经过空气滤清器过滤后通入进气防爆栅栏之中。该栅栏的作用是能消除柴油机燃烧时进气系统内可能产生的回火，达到防爆目的。进气流再通过空气关断阀进人防爆进气歧管中，空气关断阀通过切断柴油机供气实现机车自动停机。

排气防爆系统是由水冷式排气歧管、水冷排气接管、废气处理箱、排气栅栏和冷却水路组成。其作用是灭火花，降低排气温度和机体表面温度从而达到防爆要求。

为了将柴油机的动力有效地传给驱动轮对，实现离合、变速和换向，防爆柴油机车在柴油机和驱动箱之间设置了换挡变速箱。主要有两种方式:机械摩擦离合器加机械变速箱、液力变矩器加动力换挡变速箱。

机械摩擦离合器加机械变速箱选用机械变速箱，结构简单，元件性能可靠，成本低，传动效率高。由于采用机械换挡，需要司机有相当高的技术水平，运行可靠性较差。机械传动对柴油机的过载保护不好，容易造成柴油机过载闷车。机械传动可利用柴油机反扭矩产生部分能耗制动。液力变矩器加动力换挡变速箱是液力机械传动，由于采用液力变矩器，使柴油机防过载性能好，根据负载变化变矩器自动适应，变速性能好。变速箱采用液压离合器及摩擦片挂挡，由机械操纵，变速箱换挡安全可靠，有效防止机械变速箱挂不上挡的事故发生。当坡道变化不是很大时，无须换挡，司机操作方便，安全可靠。液力传动效率低，变矩器发热，需要配置散热器，但通过变矩器和柴油机合理匹配，根据牵引性能，确定合理的变速箱挡位，可以使变矩器绝大部分工况在高效区内运行。

驱动箱和轮对是用来接收变速箱传递来的输出动力，通过锥齿轮差动轮系动力传递到驱动轮对上，通过轮对和轨道的粘着力实现机车的牵引力。轮对有600 mm和900 mm两种轨距供用户选用。

车架是机车的载体，除行走装置外，防爆柴油机车的动力系统、换挡变速箱和驾驶室等都安装在车架上。车架坐落在行走装置上，通过减振机构与驱动箱连接。减振机构有螺旋弹簀减振、钢板弹簧减振、胶减振或几种组合减振方式。车架上的连接碰头连接并拖动车列完成运输作业。

防爆柴油机车的驾驶室有两种布置方式:双驾驶室和单驾驶室。

双驾驶室布置，司机瞪望性能好，机车在两端都设有驾驶室，车头方向无前、后之分，不用机车调头即可使驾驶员总在列车的最前方。其操纵系统独立，可以实现双向驾驶。

单驾驶室布置，司机在某-一个方向上嘹望性能不好。机车只在一端或中部 上方布置一个 驾驶室, 由一套操纵系统控制机车前后行驶。这种布置结构简单，机车整体尺寸较小，动力系统的散热效果也较理想。

防爆柴油机车的制动系统包括工作制动和停车制动。工作制动机构通过闸块对制动轮或轮对边缘进行制动，由操纵阀控制制动气缸、液压缸或由手动推动制动连杆实现机车的工作制动。停车制动一般设置在变速箱的输出轴上，由手动或弹簧实现制动。

防爆柴油机车的监控系统可分为电磁式、气控式和油控式三种。电磁式监控系统，是以单片机为核心制成的集成式装置，集检测、显示、报警、保护控制和电源为一体;气控式监控系统，采用了气介质装置，主要通过储气罐、空压机、各类气动阀、各类传感器、气缸、气马达等气动元件组成一个安 全保护气动系统;油控式监控系统，工作原理大致与气控式监控系统相同。

监控系统的执行部分是自动安全保护装置。自动安全保护装置通电后，主机中的微型计算机通过传感器对温度、压力、水位等参数进行采样和运算，处理结果送显示电路进行显示，同时与设定值进行比较，如果某一检测参数超过设定值，则执行保护或报警。自动安全保护装置的执行方式是，当规定的监控点在任- -限值超出时， 装置发出声光报警，并经过一定的延时后输出控制信号，驱动执行机构工作关断油路，使柴油机停止工作。甲烷浓度超标时，不需延时而立即执行保护动作。防爆柴油机配置的自动保护装置，具有可靠性高，使用维护方便等特点。

国内外防爆柴油机车类型很多，有不同系列和规格的产品供用户选择，以CCG系列防爆柴油机车为例，型号分为CCG3. 0, CCC5.0, CCG8. 0, CCG10和CCG12。

[1]^魏景生, 吴淼编著.中国现代煤矿辅助运输[M].煤炭工业出版社，2017.

[2]^何凡,张兰胜.矿井辅助运输设备[M].沈阳:东北大学出版社,2012.

[3]^谭飞,鲍久圣,葛世荣,阴妍.矿用防爆柴油机关键技术研究现状与展望[J].煤炭科学技术,2018,46(09):176-182.