礦用防爆柴油機(jī)結(jié)構(gòu)改造

1、作者簡(jiǎn)介:梁志武,男, 1978年生,太原理工大學(xué)在讀碩士研究生。引言現(xiàn)在的時(shí)代是能源極度消費(fèi)的時(shí)代,各種能源供不應(yīng)求,煤炭、石油等能源的價(jià)格急劇上升,在社會(huì)需求和利潤的驅(qū)動(dòng)下,煤炭的開采量與日俱增,這樣對(duì)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井的需要更加迫切?，F(xiàn)代化礦井在其輔助運(yùn)輸中,必然大量使用以柴油機(jī)為動(dòng)力的機(jī)車。在國家有關(guān)煤礦安全的嚴(yán)格法規(guī)限制下、能源緊缺引起的經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下,有關(guān)人士越來越認(rèn)識(shí)到,作為井下動(dòng)力之一的防爆柴油機(jī)的性能改造越來越迫切。各煤礦也不再滿足于柴油機(jī)的“大材小用”般的使用,而是要求柴油機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和尾氣的排放性能都盡可能達(dá)到防爆改造前柴油機(jī)的性能,同時(shí)達(dá)到相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

2、這樣,各國都研究開發(fā)低耗能、低排放、低污染的防爆柴油機(jī)。在研究和開發(fā)過程中,研究人員大多只考慮到尾氣的排放凈化處理,而沒有真正從其產(chǎn)生機(jī)理的角度來對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行性能方面的改造。從表1可以看出只從凈化處理來改造柴油機(jī),不僅不能使尾氣排放恢復(fù)到原柴油機(jī)的排放性能,而且其動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和部件的使用壽命較原機(jī)都有較大差距。1當(dāng)前防爆柴油機(jī)存在的性能缺陷現(xiàn)在所用的所有井下防爆柴油機(jī)是在普通柴油機(jī)的基礎(chǔ)上去掉排氣系統(tǒng)重新安裝了帶有水套的排氣歧管和水套排氣管,同時(shí)增加了進(jìn)、排氣柵欄、波紋管和廢氣處理箱來防止柴油機(jī)的回火、后燃、尾氣凈化和消聲。正是由于增加了柴油機(jī)的這些輔助設(shè)備,引起了進(jìn)、排氣系統(tǒng)的阻力增加

3、。進(jìn)氣阻力的增加在自然吸氣式柴油機(jī)上導(dǎo)致進(jìn)氣壓力的降低,而排氣阻力的增加會(huì)加大排氣的壓力,在排氣階段的后期廢氣的流速會(huì)比原柴油機(jī)所設(shè)計(jì)的流速較低,同時(shí)在進(jìn)排氣門重疊階段,進(jìn)氣壓力較低,排氣阻力較大,新鮮空氣的進(jìn)入量和廢氣的排出量都較少,這樣在排氣門關(guān)閉后,氣缸內(nèi)殘余廢氣量比原柴油機(jī)所設(shè)計(jì)的要大,在進(jìn)氣階段進(jìn)氣壓力較小,進(jìn)入氣缸的新鮮空氣較少,即氣缸內(nèi)的新鮮空氣的充量系數(shù)較小,這樣導(dǎo)致進(jìn)入氣缸氧氣量不足造成柴油機(jī)的動(dòng)力性降低,尾氣中C 、CH 、CO 的量增加,同時(shí)尾氣中有較多的未完全燃燒的柴油混合物很容易引起后燃和在排氣后期缸內(nèi)氣體壓力較進(jìn)氣歧管氣壓較大、溫度較高,容易引起回火的情況。2針對(duì)當(dāng)

4、前原有防爆柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)改造改善柴油機(jī)的性能應(yīng)從增加柴油機(jī)的充量系數(shù)入手,即對(duì)其進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁?1排氣遲閉角的調(diào)整。排氣門的遲閉角應(yīng)該適當(dāng)推遲一個(gè)角度,進(jìn)氣門的提前角也應(yīng)該相應(yīng)提前一個(gè)角度,進(jìn)排氣門的重疊角度增加可使廢氣的排出量增加,減少燃燒室中殘余廢氣量,同時(shí)增加了新鮮空氣的進(jìn)入量,有效地提高充量系數(shù)。(2柵欄的改造。進(jìn)氣系統(tǒng)中進(jìn)氣柵欄的滅火片進(jìn)氣口端可磨成橢圓或削成尖角(如圖1,這樣既可防止回火產(chǎn)生的不良后果,又有利于新鮮空氣流動(dòng)阻力的減小。(3供油系統(tǒng)供油量的調(diào)整。對(duì)進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行改造后,其仍無法達(dá)到原柴油機(jī)所設(shè)計(jì)的進(jìn)氣量,其供油系統(tǒng)的供油量大于實(shí)際用油量,而且在井下氣體中含礦

5、用防爆柴油機(jī)結(jié)構(gòu)改造梁志武1任有為2張翠平1(1.太原理工大學(xué)山西太原030024;2.山西農(nóng)機(jī)公司山西太原030006【摘要】在防爆柴油機(jī)上通過對(duì)排氣遲閉角的調(diào)整、進(jìn)氣柵欄的改造和供油系統(tǒng)供油量的調(diào)整,同時(shí)增加掃氣泵就可使防爆改造后的柴油機(jī)在動(dòng)力性和尾氣排放性能上接近改造前柴油機(jī)的性能,而且減小機(jī)體受熱對(duì)缸蓋、活塞、活塞環(huán)和缸筒的損傷?！娟P(guān)鍵詞】排氣遲閉角進(jìn)氣柵欄掃氣泵回火后燃充量系數(shù)【中圖分類號(hào)】TK429【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1003-773X (200602-0076-02第2期(總第89期機(jī)械管理開發(fā)2006年4月No.2(SUM No.89MECHANICAL MANAGEM

6、ENT AND DEVELOPMENTApr.2006原伯金斯四缸柴油機(jī)防爆改造后的伯金斯四缸柴油機(jī)功率(kW 6550尾氣排放NO X 815PPmCO 1000PPmNO X 1000PPm CO 1200PPM表1防爆改造后伯金斯柴油機(jī)與原機(jī)的比較圖1滅火片進(jìn)氣口端形狀圖762006年4月 第2期(總第89期機(jī)械管理開發(fā)Study on Destruction Effects of Truck Load for Road SurfaceWang ZhenhuaDong XiaoruiAbstract The crack phenomenon of road surface is not

7、caused by only one factor,but many factors 。In this paper,therelation of truck load and shaped track is discussed,and the effect of asphalt pavement under the different loads is also analyzed.In addition,the relation of truck load on pavement deformation and fatigue crack is studied.What said above

8、provide indispensable theoretic foundation for the further research on pavement crack.Key words Truck loadTrack Fatigue crack有1%左右的瓦斯氣體(主要成分為CH 4,適當(dāng)減少供油量可以改善柴油機(jī)的尾氣排放性能。(4增加掃氣泵。對(duì)進(jìn)、排氣系統(tǒng)主要部件改造和供油量的調(diào)整可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、尾氣的排放性能,但是這種改造始終無法擺脫其改造后柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的阻力大于原柴油機(jī)的進(jìn)、排氣系統(tǒng)的阻力,也就是無法接近或達(dá)到原柴油機(jī)的性能。要想達(dá)到原柴油機(jī)的性能必須突破這種思維,利用

9、強(qiáng)制進(jìn)氣來代替自然吸氣的形式。在自然吸氣式柴油機(jī)改造的防爆柴油機(jī)上增加一臺(tái)掃氣泵(如圖2,這樣就可以用掃氣泵提供新鮮空氣的動(dòng)力克服進(jìn)氣道、進(jìn)氣柵欄所產(chǎn)生的阻力,使進(jìn)氣歧管內(nèi)新鮮氣體的壓力大于排氣后期氣缸內(nèi)廢氣的壓力,將氣缸內(nèi)的廢氣充分排出氣缸,同時(shí)由于進(jìn)排氣門的重疊角度增加,因此有少量的新鮮空氣隨廢氣一起排出,這樣不僅使氣缸內(nèi)的殘余廢氣盡可能減少,而且可以帶走氣缸內(nèi)的部分熱量,改善燃燒室內(nèi)的燃燒情況,并且由于使用掃氣泵可使氣缸內(nèi)的進(jìn)氣比原設(shè)計(jì)的進(jìn)氣量較多,在井下特殊環(huán)境中,如空氣中含有1%左右的瓦斯氣體,根據(jù)方程式:CH 4+2O 2=CO 2+2H 2O ?？芍?mol 的瓦斯氣體完全燃燒需

10、要2mol的氧氣,所以在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大供氣量的比例,有利于柴油機(jī)能在井下充分發(fā)揮其動(dòng)力性,同時(shí)尾氣排放也會(huì)大幅的改善;另一方面氣缸內(nèi)熱量部分的排出避免了活塞環(huán)由于潤滑油溫度過高而稀釋卡死的危險(xiǎn),還可解決在井下發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水經(jīng)常開鍋的問題。3結(jié)論(1經(jīng)過對(duì)排氣遲閉角的調(diào)整、進(jìn)氣柵欄的改造和供油系統(tǒng)供油量的調(diào)整可以改善現(xiàn)有礦用防爆柴油機(jī)的燃燒性能,提高防爆柴油機(jī)的動(dòng)力性,降低尾氣的排放性能,但是始終無法達(dá)到未防爆改造柴油機(jī)的動(dòng)力性和其尾氣排放性能。(2掃氣泵在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上已經(jīng)有大量試驗(yàn)證明能夠大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)所需的新鮮空氣,改善燃燒室的燃燒情況,改善原發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和尾氣排放性能。在防爆柴油

11、機(jī)上,使用掃氣泵后不僅可以使其動(dòng)力性恢復(fù)甚至超過原柴油機(jī)的動(dòng)力性和尾氣排放性能,而且能夠完全達(dá)到柴油機(jī)排放指標(biāo)。經(jīng)過上述結(jié)構(gòu)改造后可完全解決井下“大車小用”的現(xiàn)象,這樣既可降低防爆車輛生產(chǎn)單位的生產(chǎn)成本,又可為各使用單位節(jié)省10%20%的燃油,改善并減小機(jī)體受熱對(duì)缸蓋、活塞、活塞環(huán)和缸筒的損傷,可節(jié)省大約30%50%的柴油機(jī)維修費(fèi)用。參考文獻(xiàn)2002.3西安交通大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研室組.內(nèi)燃機(jī)原理M.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1981.4楊連生.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)M.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1981.(收稿日期:2005-10-28圖2帶掃氣泵的四沖程柴油機(jī)示意圖Construction Modification o

12、f Mine Anti-explosion Diesel EngineLiang ZhiwuRen YouweiZhang CuipingAbstract After adjusting exhaust delay shut angle,rebuilding inlet flame trap,regulating fuel supply quantity of fuelsupply system and applying scavenging pump on an anti -explosion diesel engine,the power performance and exhaust emission characteristics of the diesel engine modified by anti-explosion are equal to or better than that of the diesel before modification.Moreover,the effect of