我国大型重点煤矿井下辅助运输系统一般采用防爆无轨运输胶轮车作为运输设备，井下无轨运输设备以其快捷、机动灵活、用人少、效率高的特点，应用越来越广泛，缺点是柴油机经过进、排气防爆改造后动力性能和尾气排放变差。无轨运输胶轮车属于非道路用机械产品，非道路用柴油机具有工作条件恶劣、工况变化剧烈、使用年限长、单机排放量大等特点，在大量使用防爆无轨胶轮车给煤矿带来便利、提高效率的同时，也给井下环境带来了一些问题。

      随着《国家煤矿安全监察局（煤安检技装﹙2018﹚39号）》文件的下发，防爆柴油机清洁排放已经成为煤矿用户最为关注的话题之一，防爆柴油机支架搬运车采购费用大，制造周期长，属于专业定制，且全国仅几家具备安标厂家能够生产。按照文件要求，客户的这些设备不能继续使用，给客户造成了较大的浪费。针对这些情况，山西强力矿用设备制造有限公司提出升级柴油机排放的方案以应对文件的要求，防爆柴油机行业急需柴油机排放的升级改造。

防爆柴油机排放要求及改造方案

（1）防爆柴油机排放要求

      近年来防爆柴油机的供油泵主要是转子泵、柱塞泵形式，供油随意性较大，造成排放性能不理想，燃烧排放出大量的CO、HC、NOx及各种粒径的颗粒物，这些污染物对空气环境的影响非常大。以国内某防爆柴油机为例，基本参数：

      该款柴油机排放的废气成分主要为CO和NOx，符合MT990-2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》中关于排放的要求，但现行《国家煤矿安全监察局文件（煤安检技装﹙2018﹚39号）》要求非道路柴油机排放要升级，具体要求如表1所示。

      文件对非道路柴油机排放提出了具体的要求，新标准按照功率段提出不同的排放要求。随着文件的下发，防爆柴油机行业面临着柴油机升级改造的趋势，国内客户也提出了相应的清洁环保化改造，以应对环保方面的要求。

（2）清洁环保改造方案

      防爆柴油机是地面柴油机的进排气防爆处理后用于煤矿井下运输设备的动力源，柴油机燃烧而产生的NOx、HC、PM（颗粒物）、CO等都会对环境造成严重的污染，这些尾气污染物是排放控制的重要研究对象。升级改造方案主要是将机械泵喷油升级为电喷喷油技术，电喷技术是集机、电、磁、液于一体的高新技术，将电子与通信技术的最新成果应用于传统的柴油机上，提高柴油机的燃油喷射压力，喷油压力高，喷油量精确，使雾化效果更加均匀，从而实现对喷油定时和喷油量的实时控制，对柴油机的喷油系统及燃烧组织进行了优化，进而实现对柴油机排放性能的大幅度提升。可在很大程度上改善我国煤矿井下防爆柴油机燃油消耗大、尾气排放严重等问题。

      清洁环保化方案的主要工作是进行电控改造，电控式燃油喷射系统由传感器和开关检测各种信息，通过电控单元计算发出控制指令，控制电磁阀的闭合，从而控制喷油量。因此电喷升级改造的主要部分集中在柴油机供油系统，将机械泵改造成电喷泵、高压管路、电喷喷嘴、ECU和各种传感器集成的电喷系统，同时防爆柴油机原有的各项保护也需要进行升级改造。

      电控式燃油喷射系统主要分为高压共轨和单体泵技术，高压共轨系统对排放的改善能力最强，但由于对油品敏感、售后服务要求高等原因不适合在煤矿行业使用。单体泵技术具有改造费用低、周期短、对油品不敏感、简单可行的优点，具备煤矿使用的特点，防爆柴油机一般使用单体泵技术。柴油机供油系统根据进气温度、柴油温度等各种传感器信号集成到电控装置中，电控装置根据已录入的程序精确地将指令传递给喷油器，喷油器将喷射压力180MPa的燃油精确喷射到燃烧缸内，充分燃烧，降低尾气的排放。

      防爆柴油机进行清洁环保升级改造的具体原理如图1所示。

      防爆柴油机升级改造的主要部分是高压油泵的升级，传统的机械式燃油喷射系统采用调速器，利用离心力和弹簧作用力的平衡关系调节齿杆的位移，机械控制余量较大，无法精确控制燃油的喷油量和喷油压力。升级为电喷单体泵，该燃油喷射系统由传感器和开关检测各种信息，通过电控单元计算发出控制指令，控制电磁阀的闭合，从而控制喷油量。升级改造方案需根据原理图布置相应的传感器，实时将信息传递到电控装置，特别是煤矿搬家​倒​面工程实施过程中必须要时刻了解支架搬运车的运行状态，是否有异常和发生故障，以保证煤矿工程的正常运行。该方案在整机上进行了安装布置。

山西强力矿用防爆工程机械设备

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