矿用防爆无轨胶轮车安全保护系统的研究

郑俊祥

摘要：文章分析目前矿用防爆无轨胶轮车的应用优势，介绍目前常用的气压式、液压式以及电气式车辆安全保护装置的工作原理，并对其性能和优缺点进行对比，重点对车辆电气式安全保护系统进行了研究。

关键词：矿用防爆;无轨胶轮车;安全保护系统

1引言

在煤矿井下巷道的正常正常作业中，容易产生瓦斯、煤尘等易燃易爆的物质，所以在井下巷道中所使用的柴油机等设备如果出现高温或火花等现象，就有可能引燃煤矿井下巷道中的易燃易爆气体，从而发生火灾甚至是爆炸等严重的安全事故。所以在煤矿井下生产中通常采用防爆设备预防上述问题的发生。其中防爆无轨胶轮车中安装有防爆柴油机，但是其在矿井中多种不确定性因素的影响下还是具有一定的危险性，所以需要采用相应的危险预警措施和对车辆配置相应的安全保护装置，以此来降低事故发生概率，确保煤矿井下的生产安全。

2无轨胶轮车运输优势分析

目前防爆无轨胶轮车已经广泛应用与现代矿井的开采作业中，其型号不同具有的功能也不能，并应用于矿井开采的不同场合中，这些不同型号的车辆也具有不同的动力装置，主要分为轻型材料车、重型材料车和运人车等类型。其与其他类型的车辆相比表现出以下优势：一是此种车辆具有较强的灵活性和较高的运输效率，其爬坡能力强，可以直接将所需要的物料运送至井底，大大节省了物料转运的时间和劳动力;二是由于是无轨胶轮车，不需要在运输巷道中进行轨道铺设，因此也不需要对巷道底板进行硬化处理，而且当巷道出现底鼓等问题时，不会对正常的物料运输产生影响，因此增加了物料运输的可靠性，且增大了巷道内的作业空间;三是无轨胶轮车还可以用来对支架的整体运送，大大节省了支架安装与拆除的时间，减少了人工劳动量，并提高了井下作业效率;四是由于此中车辆不需要进行轨道的铺设，因此降低了轨道铺设和维修的费用，比起传统的车辆大大降低了煤矿井下开采作业的运输成本。

3保护系统工作原理及性能比较

3.1车辆安全保护系统工作原理

目前在煤矿井下开采作业中对防爆无轨胶轮车采用的保护装置主要有气压式和电气式两种，二者具有类似的工作原理，其原理图如图3.1所示，即在发动机容易出现故障或事故的重点危险部位采用温度和压力传感器对其工作状况进行实时监测，如果监测到温度或压力超出安全范圍，则此保护装置就会驱动气缸或液压缸来对柴油机的进气和燃油通道进行却断，强制发动机停机来确保其安全，并防止故障或事故的扩大化，并提醒检修人员及时进行检查和安全隐患的排除。

3.2保护系统性能比较

对于气压或液压式安全保护装置，其通过温感热敏元件产生热胀冷缩或压力对方向阀进行控制，来实现放气通道的开关。此种保护装置具有内部构造元器件少、保护设置较为简单，但是直观性较差，需要驾驶人员具有较高的驾驶水平，确保在保护系统失灵时能够对保护系统进行及时接触。此外，此种保护装置的稳杆器保护值是固定不变的，具有较差的可调节性，在经过长时间的使用之后容易出现关键部件的老化问题，降低保护装置的准确性。此时则需要采取手动方式实施瓦斯保护等措施进行停机等操作。

气压或液压式安全保护装置存在的问题是由于其自身结构的缺陷导致的，无论怎样进行改进都无法彻底解决。为了解决以上问题，又研发出电气式的安全保护装置，其基本原理与单片机原理类似，如图3.2所示，并具有检测、显示、报警和保护控制等功能于一身。此装置主要由主机，压力、位置、速度与甲烷传感器等部件组成，在正常工作中，这些传感器可以对相应的参数进行实时采集，并将数据传输给主机由相应的计算机软件进行处理和分析，并将处理与分析结果进行显示，一旦任何参数超出规定范围则此保护装置就会发出声光警报，并在设定的延时结束之后驱动相应机构对柴油机进行停机处理。此保护装置比气压或液压保护装置具有更低的误差率和更高的准确性，可以起到准确和及时的保护作用，并且能够通过显示屏进行显示，降低了对驾驶人员驾驶水平的要求，降低了工作人员的劳动强度，并具有安装灵活、空间大和安装与维护简便等优点。

4防爆无轨胶轮车安全保护系统

煤矿井下开采作业中所使用的防爆无轨胶轮车，其作业环境较为恶劣，如果经过长时间的运行，加之使用方法不得当、维护不及时等原因，就容易导致车辆出现防爆失效的问题，此时会提高冷却水和柴油机的温度，甚至引发尾气成分超标等问题，从而导致严重的安全事故的发生。因此在车辆使用的过程中，应定期对其防爆能力进行定期检测和在线监测，提高车辆运行的可靠性。本文介绍的电气式安全保护装置，不仅具有本文3.2中所具有的功能和优点，而且还可以通过在线监测系统对车辆中各系统的运行状况进行监测，并根据参数异常对故障隐患进行预测，并表现在以下两个方面：一是电气式安全保护装置具有功能分析的功能，可以通过启动之前的安全自检和运行中的安全监测与保护系统来对车辆进行安全保护作用;二是通过科学合理的安全保护系统方案设计，对车辆运行中的各项参数数据进行采集，对影响防爆无轨胶轮车运行安全的因素进行重点监测，通过传感器收集瓦斯浓度、尾气浓度、冷却水温度、柴油机机体表面温度、尾气成分、一氧化碳及氮氧化物的体积与浓度等相关数据，然后通过主机的数据处理与对比功能，把收集的数据处理成变化趋势图进行显示，并与标准值进行对比，供工作人员进行参考，且在出现异常状况时自动发出报警，并进行车辆的停止或减速等操作，便于维修人员进行检修。

5结语

综上所述，正是由于防爆无轨胶轮车具有以上优点，目前其在煤矿井下开采作业中的应用越来越广泛，但是在实际应用中，影响车辆安全保护系统可靠性的因素较为复杂，需要加强对其安全保护系统的研究，并结合目前的专家系统以及神经网络系统等先进技术，提高安全保护系统判断和预测的准确性，降低其出现误动或拒动的概率，确保车辆的安全、稳定运行。

参考文献：

[1]张甲瑞， 万中元， 汤贵庭. 保护装置在防爆柴油机无轨胶轮车上的应用[J]. 汽车实用技术， 2017（14）：67-68.

[2]郭跃. 无轨胶轮车安全影响分析及保护系统研究[J]. 江西煤炭科技， 2016（3）：7-8.

（兖矿集团济宁二号煤矿 山东省济宁市 272072）