柴油机单轨吊车电气安装的研究与应用

柴油机单轨吊车电气安装的研究与应用

崔皓淇  季超

铁法煤业集团有限责任公司小青煤矿 辽宁省铁岭调兵山市 112700

摘要：现今煤矿在运输管理上，在逐渐减少使用调度绞车向着更先进的运输方式发展，尤其的在柴油单轨吊使用上。DC280/110Y是摩擦驱动系列防爆柴油机单轨吊机车，是一种在专用轨道（I140E 或 I140V）上运行的自驱动机车。该机车以低污染防爆柴 油机为动力，采用电液控制、全液压驱动。机车动力按发动机动力匹配， 不憋车、不冒黑烟。可实现从井底车场到采掘工作面的直达运输， 减少了中间转载环节，提高了运输效率。

关键词：CAN总线 永磁发电机

1.电气系统

该单轨吊无论是动力系统还是起吊系统，都是通过一台矿用柴油机车燃油喷射电控系统来完成的，柴油机车燃油喷射电控装置主机置于单轨吊车身车厢内部，电力来源于辅车的电控系统，前后司机室、驱动装置、液压系统通过电缆连接，机车通过防爆柴油机提供动力，带动主泵及齿轮泵运转，将机械能转换为液压能驱动整机的运行。

MK4107DZLD(Q/Y)FB矿用防爆电喷柴油机车电控系统由煤矿用柴油机车保护装置、煤矿用柴油机车燃油喷射电控装置、供电系统及整车外围电气部件等组成。电气系统保证在防爆柴油机监控的各参数出现超过防爆要求最高限值的情况时，防爆柴油机能及时自动停机。MK4107DZLD(Q/Y)FB 型防爆柴油机电气系统是由ECU断电装置、进气切断装置、煤矿用柴油机车保护装置主机、煤矿用柴油机车保护装置显示器、矿用浇封型电磁阀组成。其作用是当运行参数超过规定值时传感器和相关阀动作，同时切断燃油和进气使防爆柴油机停机，使防爆柴油机在规定时间内自行停止工作。

2.工作原理

辅车里FB-500/24Y 隔爆型永磁发电机为隔爆型设计，与TB-800/24YF隔爆型发电机调节器配合使用，作为直流电源为柴油机车保护装置供电。功率为500W，标称电压24V，额定电流17.8A。TB-800/24YF隔爆型发电机调节器为隔爆型设计，整流和电源调节一次完成，与FB-500/24Y隔爆型永磁发电机配合使用，作为直流电源为柴油机车保护装置供电。调节器由外壳、控制模块、接线装置组成。严禁在危险场所带电检修本调节器，检修本调节器必须在断电10min后才能开盖。

矿用隔爆兼本安型电喷柴油机控制保护装置通过CAN口进行通信。 煤矿用柴油机车燃油喷射电控装置主要有电控箱、电磁阀及传感器等组成，电控箱内部含有ECU及隔离板。燃油喷射控制系统将控制策略集成到ECU内，通过采集传感器的信息获得发动机的状态，通过电磁 阀完成喷油控制，进而实现发动机的智能控制。并将发动机的转速、机油压力、故障代码等信息发送给柴油机车保护系统，便于人机交互。

煤矿用柴油机车保护装置主要包括显示器、电源控制器、甲烷变送器及传感器等。保护装置的速度元件通过感应铁质齿盘产生脉冲，通过脉冲计数，来完成车速/转速的监测；通过监测液位开关和油压开关的开关状态完成对水箱水位和机油压力的监测；对于排气管温度、水箱温度和发动机表面温度的测量，均通过测量保护装置自带的铂热电阻的阻值来完成；通过甲烷变送器监测柴油机车周围的甲烷含量。

在完成了以上监测后将测量数据传输至ZBC24-X显示器，ZBC24-X显示器对数据进行显示和判断，当有监测量超过规定值时，ZBC24-X显示器上的蜂鸣器发出响声，液晶面板上显示出报警内容，实现声光报警，当排气管温度超过一定值时，可通过保护装置监控单元的继电器输出，控制电磁阀，停止发动机的供气，并向ECU发送停机命令，ECU控制电磁阀停止喷油，强行停车。装置采用CAN总线进行通信，ECU将发动机的参数发送给机车保护装置显示器，操作人员可以通过遥控器查看发动机参数，在发动机故障时显示器显示故障信息并报警，提示操作人员及时处理。

当煤矿用柴油机车保护装置检测到煤矿安全参数超限需要停机时，柴油机车保护装置给ECU发送停机命令，ECU停止喷油，当参数回复正常后，保护装置给ECU发送解除命令，ECU可以喷油。ECU监测到发动机自身参数超限时，燃油喷射控制系统会根据自身策略控制发动机，并将故障信息发送给显示器，便于操作人员及时处理。当通信故障时，显示器会报警，两个装置依据自身控制策略运行，在参数超限需要停机时单一断油或者断气均能强制停机。

3. 系统接线

主要就是前后司机室与车身主机里面的煤矿用柴油机车燃油喷射电控装置主机的接线。前后司机室各有一根1.5mm2黑色和蓝色电缆，黑色电缆从驾驶室后方的隔爆盒出来，蓝色电缆是从驾驶室后方蓝色本安接线盒出来，暂命名司机室为1号和2号，以区分四条线，四条线分别穿过车身，分别接入电控装置主机下方的喇叭嘴，从左向右顺序分别是本安1、隔爆1、隔爆2、本安2，电缆里的小线分别压入到上方对应的线槽里（如图1、图2）。

电控装置主机下方的喇叭嘴分别对应的控制线是从左到右：燃油箱电源、调节器、总电源、本安盒1、隔爆盒1、隔爆盒2、本安盒2。电缆小线接线如图：

图1  1号司机室接线示意图

图2  2号司机室接线示意图

4.柴油单轨吊使用前景

柴油机单轨吊机车对井下条件适应性较高，主要体现在体积小，机动灵活，通过巷道断面小，转弯半径小，不占用巷道空间。其悬吊轨道延伸比较简单，可在多岔道长距离范围内运输。单轨吊机车本身的运载能力可以很大，最大爬坡角度可达25°，柴油机单轨吊机车系统具有较快的运行速度，最大速度可达2m/s。柴油单轨吊机车可根据不同的运输任务要求，选择不同型号的专用起吊梁设备，灵活的完成对井下人员、材料、设备以及重型综采设备的运输任务。柴油机单轨吊配备独立的钳型导向装置，用以防止脱轨事故的发生。速度保护装置减少了一坡三档等防护措施。单轨吊可以实现支架整体运输至安装地点、效率高，用人少。没有中间环节，可以实现从井下车场直接开进工作面顺槽或者切眼，占用设备设施少，安全性能优越。

5.参考文献：

1.苏绍禹 永磁发电机机理、设计及应用 北京市：机械工业出版社，2015年.

2.杨春杰 CAN总线技术 北京市：北京航空航天大学出版社, 2010年.

作者简介：姓名：崔皓淇（1984.08--），性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省抚顺市，学历：本科；现有职称：高级工程师；研究方向：煤矿电气。

作者简介：姓名：季超（1985.01--），性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省北票人，学历：本科；现有职称：工程师；研究方向：采矿工程