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防爆发动机知识介绍 机型代号 1146 2020 3 20 1 1什么是防爆柴油机MT990矿用防爆柴油机通用技术条件 防爆柴油机的定义如下 用于爆炸性气体环境的柴油机 具体说就是柴油机具有防爆性能 在爆炸性环境中工作不会点燃环境气体 且排放指标符合MT220的要求 注MT220就是煤矿用防爆柴油机机械排气中一氧化碳 氮氧化物检验规范 2020 3 20 2 2防爆柴油机的要求1 在爆炸性环境中工作不会引起爆炸 传感器 起动马达 发电机 电器系统 排气出口温度小于70 带冷却净化水箱 缸内燃气高温燃气不能窜出缸外引燃可燃气体 隔爆接合面 柴油机表面温度小于150 不会引燃可燃气体 采取措施控制柴油机表面温度 2020 3 20 3 2防爆柴油机的要求2 在矿井作业 空间小 防爆柴油机排气烟度应小 排气中一氧化碳 氮氧化物应符合标准 CO浓度不大于1000ppm 测试方法11工况法 NO浓度不大于800ppm 测试方法11工况法 排放测试条件为11工况法 怠速 最低工作 800转 稳定转速 0 50 100 负荷 最大扭矩转速 0 75 100 负荷 标定转速 0 50 75 100 排气烟度小于3 0FSN 标准未明确规定 2020 3 20 4 2防爆柴油机的要求3 明确要求采用液冷却方式 因此采用水冷柴油机并采用水空中冷器 4 进排气系统加装阻火器 5 在柴油机工作和维修时容易受到撞击的零部件不能采用轻金属制造 2020 3 20 5 2防爆柴油机的要求6 起动要求可采用防爆启动电机 可采用压缩空气起动 气起动马达 可采用液压启动器 可采用弹簧启动器 对启动过程中能产生火花的元器件应采用隔爆措施 连续启动5次表面温度小于150 2020 3 20 6 2防爆柴油机的要求7 隔爆面尺寸要求防爆柴油机的缸盖与机体之间隔爆结合面的有效宽度不小于9mm 平面度不大于0 15mm 进排气系统与缸盖之间的隔爆结合面有效宽度不小于13mm 隔爆面的内部边沿到螺栓孔的宽度不大于9mm 隔爆结合面中含有冷却水通孔的隔爆面 由结合面内部到水道通孔边沿的有效宽度不小于5mm 喷油器与缸盖的配合 其间隙应不大于0 2mm轴向长度应不小于25mm 隔爆面的表面粗糙度Ra 6 3 m 2020 3 20 7 2防爆柴油机的要求8 阻火器安装在隔爆外壳开口处 允许可燃气体和空气混合气通过 但能防止火焰穿过的一种装置 2020 3 20 8 2防爆柴油机的要求9 冷却净化水箱在排气系统中 用水做介质 起到消焰 降温及降低烟尘的装置 2020 3 20 9 2防爆柴油机的要求10 空气关断阀进气系统在空气滤清器后端 应设置空气关断阀 排气制动 和阻火器 进气隔栅 阀的严密性应使在可燃气体中运行的柴油机 在关闭空气关断阀后停机 2020 3 20 10 2防爆柴油机的要求11 燃油系统燃油系统应设置停油阀 可以远距离操作 也可以在故障时自动关闭 2020 3 20 11 2防爆柴油机的要求12 曲轴箱和加机油装置以及油位检查孔曲轴箱应采用闭式呼吸器 注油孔和油位检查孔应采用螺纹结构 注油孔因采用系紧装置 2020 3 20 12 2防爆柴油机的要求13 进排气系统承压能力进排气系统的每一部件 空气滤清器等非防爆部件除外 应能承受0 8Mpa的压力试验 至少保持1min 无渗漏 无永久变形 2020 3 20 13 2防爆柴油机的要求14 防爆性能组装后的防爆柴油机的进气系统应具备阻止火焰传播的性能 组装后的防爆柴油机的排气系统应具备阻止火焰传播的性能 组装后的防爆柴油机应具备防爆性能 2020 3 20 14 2防爆柴油机的要求15 温度防爆柴油机任一部位的表面温度不得超过150 防爆柴油机废气排出口温度不超过70 2020 3 20 15 2防爆柴油机的要求16 自动保护装置在防爆柴油机某监控参数出现异常情况时能及时发出报警信号 并能使防爆柴油机自动停止运转的一种安全装置 2020 3 20 16 2防爆柴油机的要求17 灭火装置防爆柴油机应配置自动灭火器或数台便携式灭火器 2020 3 20 17 2防爆柴油机的要求18 常温起动性能在大于或等于5 常温常压下 柴油机和冷却水均不预热 自开始起动至柴油机自行运转为止时间不大于15s 气气动马达 2020 3 20 18 2防爆柴油机的要求19 防爆柴油机检查项目 2020 3 20 19 3防爆发动机开发背景2008年3月6日与中国煤炭科学研究总院太原研究院就合作开发适合煤矿液压支架车用柴油机签订了技术协议 拟在引进DEUTZ公司柴油机技术基础上对BF6M1015C柴油机进行适应性改造 开发出满足防爆要求的柴油机 机型号1146 00 2020 3 20 20 液压支架运输车 2020 3 20 21 2BF6M1015C防爆柴油机主要技术指标1功率 转速 裸机功率 261kW 2100rpm2最大扭矩 转速 1450N m 1400rpm3全程式调速器最低空载转速 600 20rpm4最高空载转速 2310rpm5排气烟度 3FSU6柴油机允许倾斜度 纵倾15 横倾15 7许用海拔高度 2000m 8柴油机在大于或等于5 的环境温度下 在不超过15s时间内能顺利起动 在 10 不加任何辅助措施 可正常起动 9表面温度 柴油机系统外露表面温度不超过150 10采用防爆发电机 11采用气起动马达 12未注明的技术要求按MT990 2006矿用防爆柴油机通用技术条件执行 2020 3 20 22 2020 3 20 23 3防爆发动机BF6M1015C防爆柴油机主要进行4个方面的改进 1进气 排气 增压系统 借鉴BF6M1015MC船用柴油机的带水套的排气管结构 采用水空中冷器 匹配两个带水套增压器 2在BF6M1015C柴油机技术基础上对本体进行改进设计使柴油机隔爆面满足防爆要求 3重新设计冷却系统 保证柴油机表面温度不大于150 4改进起动电器系统 通过改进使BF6M1015C柴油机满足防爆产品要求 2020 3 20 24 防爆发动机总体方案 2020 3 20 25 防爆发动机总体方案 2020 3 20 26 4防爆柴油机设计 进气管 2020 3 20 27 4防爆柴油机设计 水空中冷器 进气阻风门 进气隔栅 2020 3 20 28 4防爆柴油机设计 排气管 2020 3 20 29 4防爆柴油机设计 增压器 2020 3 20 30 4防爆柴油机本体零部件 缸套 2020 3 20 31 4防爆柴油机本体零部件 缸盖 2020 3 20 32 4防爆柴油机设计 摩擦火花试验和零部件改进1 防爆柴油机要求 柴油机的易受撞击的表面轻金属材料必须符合防爆要求才能使用 对柴油机的表面铸铝材料进行统计 共有4种材料 分别是 ZL101 ZL104 AlSi8Cu3和AlSi9Cu3 对4种材料分别进行了摩擦火花试验 2 试验结果ZL101 ZL104 AlSi9Cu3通过了试验 采用上述三种材料的附件托架 进气管 传动箱盖 机油散热器罩 停车气缸 空压机铸铝盖等满足防爆要求 所用材料不需改变 3 AlSi8Cu3材料试验时发生爆炸 不符合防爆要求 而采用该材料的是气门室体 气门室盖和喷油泵泵体 为此对这三个零部件进行处理 喷油泵采用喷涂并在上部加装盖板 4 气门室体和气门室盖采用高分子材料 并进行了材料试验 满足防爆要求 2020 3 20 33 4防爆发动机设计 冷却系统1 防爆柴油机必须采用水空中冷器 由本体的水泵冷却 水泵由375l min改为500l min冷却水泵 主要用于冷却缸套 箱体 缸盖 机油 水空中冷器等 仍采用BF6M1015C柴油机节温器 2 排气管 增压器 增压器后排气波纹管的冷却由第二水泵冷却 采用皮带传动 2020 3 20 34 4防爆发动机设计 电器及其他设计1 发电机采用防爆电机 2 油底壳采用焊接油底壳 3 采用气动马达 4 取消了原油压传感器 水温传感器和转速传感器 零部件上增加了满足防爆要求的油压传感器 水温传感器 转速传感器接口 5 进气管垫 排气管垫 增压器垫 汽缸盖垫等按照防爆要求设计 6 对加油口 油尺安装结构按照防爆要求进行了设计 2020 3 20 35 5防爆柴油机试制 2020 3 20 36 5防爆发动机样机台架试验防爆柴油机台架试验从2009年4月初开始试验 进行了性能调整试验 热平衡试验 排放摸底试验 表面温度测试等 于2009年6月5日正式结束 2020 3 20 37 5防爆发动机样机台架试验 2020 3 20 38 6防爆发动机煤安社认证试验2009年8月4日至8月17日在邢台河北煤炭研究院进行了BF6M1015C防爆柴油机认证试验 1 零部件尺寸审核 通过对进排气系统的各接合面的防爆尺寸进行检查 确认柴油机零部件尺寸符合防爆要求 2 进排气系统的防爆试验 对进排气系统进行了拆解安装 分别进行了防爆试验 在充入可燃气体的密闭环境中分别进行了十次爆炸试验 未发生爆炸外传情况 进排气系统防爆满足要求 3 整机温升试验 对发动机总成进行了1h温升试验 发动机功率200kW不变 分别进行等间隔十次取样 在发动机热平衡后发动机本体水温为75 外循环温度92 发动机表面最高温度未超过120 满足防爆要求 4 整机温升试验后 进行了整机防爆试验 发动机运转时在试验间充入可燃气体 使可燃气体满足试验要求 进行间隔15min的防爆试验 柴油机三个循环一次完成 发动机共计在可燃气体环境下稳定运行1h未发生爆炸 BF6M1015C