矿用防爆阻火器进气压力特性研究

本文以T400防爆发动机平板型进气阻火器为研究对象,应用Fluent软件模拟不同工况下阻火器的进气压力损失以及不同缝隙率对阻火器进气压力的影响。结果表明:不同工况下阻火器进气压力损失呈正线性关系,且工况对进气栅栏压力损失的影响较大,随着工况的不同,进气流量的增大,阻火器的进气压力损失也随之增加;缝隙率对阻火器进气压力损失影响显著且呈负相关。且不同工况下阻火器进气压力损失随缝隙率β的变化趋势趋于一致,当β<0.2时,进气压力损失变化较快,随着缝隙率β不断增大,阻火器进气压力损失变化速度趋缓,慢慢趋于稳定。

进气温度对于矿用防爆柴油机排放性能的影响研究

为了研究进气温度对于矿用防爆柴油机排放性能的影响,进行了3次防爆柴油机台架试验。3次进气温度分别为25℃,30℃,35℃,3次温度由进气空调设定。在9个工况点(转速分别为2200 r/min,1500 r/min,1200 r/min,负荷分别为100%,75%,50%)下进行试验。试验结果表明,矿用防爆柴油机的CO,NO_(x)排放性能随着进气温度的降低都得到了改善。

防爆柴油机进排气系统的研发

在普通柴油机4108的基础上,对防爆柴油机的进排气系统提出最优方案,并对进排气系统的结构进行了设计改进。改进了阻火栅栏的安装结构,使其容易拆装清洗。然后对排气系统尾气管道的结构做了优化设计,明显改善了冷却效果,有效阻止了柴油机内的火星窜出,控制了防爆柴油机的排气温度。

矿用防爆柴油机排气栅栏结构研究

防爆柴油机排气栅栏是用来熄灭排气系统中易燃气体,降低排气温度的安全装置,但是排气栅栏的安装,却增加了排气系统的阻力,从而影响防爆柴油机的动力性和经济性。文章利用UG软件建立了防爆柴油机排气栅栏的三维几何模型,应用FLUENT软件对排气栅栏内部流场进行了模拟,并对长方管和短方管两种不同结构的排气栅栏进行了对比分析。结果表明,气流流经排气栅栏时,由于进口段与进口方管之间存在截面突变,最大压降位于栅栏段处,进口方管边侧存在低压区,方管边侧的低压区与周围的高压区形成压差,使气流逆向,形成涡流,减弱了栅栏段两侧的压降。长方管排气栅栏可有效降低涡流强度,减小气流损失,提高流场稳定性,从而改善防爆柴油机的排气性能。

煤矿井下防爆柴油机排气污染的控制

针对煤矿井下防爆柴油机的使用量逐年增加,造成了煤矿井下防爆柴油机排气污染越来越严重,提出从2方面来研究和改善煤矿井下的工作环境。研究和计算结果表明,除了控制防爆柴油机尾气有害物的排放外,合理的通风量也是改善井下环境的重要途径之一,也为煤矿企业配置合理的通风量提供了理论依据。

防爆柴油机进气栅栏的正交试验分析

防爆柴油机进气栅栏是一种能够熄灭内燃机可燃气体的安全装置,会带来较大的进气阻力使得进气量减少,从而引起许多燃烧、排放等问题。为了解决这一问题,对进气栅栏的结构进行分析,选取进气栅栏的进气管长度、稳压腔角度以及栅栏缝隙间距这3个比较重要的因素,每个因素选取3个水平进行正交试验分析,得出各因素对进气量影响的主次顺序,最终确定进气栅栏最佳的结构匹配方案。

矿用防爆柴油机关键技术研究现状与展望

针对防爆柴油机在煤矿运输系统的应用现状,系统阐述了进气防爆系统、排气防爆系统和安全保护系统的基本组成及其防爆机理,并从这3个方面综述了防爆柴油机关键技术的研究热点,总结了现有矿用防爆柴油机进、排气防爆系统和安全保护系统的特点、研究不足和发展趋势。在分析防爆柴油机进气防爆系统和排气防爆系统研究现状的基础上,简述了进排气阻火器和废气处理系统等防爆组件的加装对柴油机动力性能、燃油经济性以及排放特性等性能的影响,指出柴油机防爆系统气体流动特性是研究的重点。最后,展望了矿用防爆柴油机的未来发展方向。

阻火器型式对防爆柴油机性能影响的对比分析

通过CFD-Fluent对排气平板/波纹阻火器内部流场、压力场进行流体数值模拟。结果表明,对于降低排气背压,波纹阻火器效果优于平板阻火器,且能保证防爆效果。对防爆柴油机排气防爆系统进行台架试验,分析了TY4100QFB型防爆柴油机加装相等废气流通面积、不同规格平板/波纹阻火器时,外特性下不同转速排气背压对柴油机动力性、经济性和排放的影响规律。试验结果表明,波纹阻火器因其较大的空隙率对于降低排气阻力,优化燃烧,降低CO、NO_x、PM排放效果显著,CO、NO_x、PM平均降幅分别为8.5%、4.6%、11.45%,转矩、燃油消耗无显著变化。同时波纹阻火器有利于减小设计尺寸,降低质量。

防爆柴油机排气歧管烟气模型的流场分析与优化

利用GT-Power软件对包含进排气歧管的防爆柴油机进行整体性能模拟,得到其排气歧管瞬态工况的质量流量、静压力、温度等参数;在FLUENT软件中对4种瞬态工况的流线、温度场、压力场、速度场等做分析,发现歧管在出口拐角处流动不畅,流线在歧管外侧过于集中,造成大范围低速度涡流;提出了一种改进方案,使得改进后的模型在一定范围内压力降和温度差降低。

煤矿井下防爆车辆污染问题及发展方向

柴油车辆作为煤矿井下运输车辆的主力运输设备,为中国煤炭产业的发展做出了巨大贡献,然而柴油机的尾气排放问题在柴油车辆的发展中仍旧存在,并对工人的安全健康和企业的长久发展造成严重的威胁隐患,对柴油车辆的进一步完善改装和新能源车辆的替代将成为井下用车的发展趋势。本文针对这些问题提出了相应的解决办法及改进措施。

进排气防爆系统对矿用柴油机性能影响的研究

为了研究进排气防爆系统对矿用柴油机的性能影响,文章以某型号矿用柴油机为试验样机,对该机在增加进排气防爆系统前后两种状态下进行了外特性试验,试验结果显示,在增加进排气防爆系统后,柴油机标定功率下降了8.6%、最大扭矩下降了8.1%、最小油耗率增加了14%,最高排气温度升高12%。研究结果表明,增加进排气防爆系统后,矿用柴油机的进排气阻力增大,进气压力减小,排气背压增加,空气消耗量减小,功率和扭矩减小,动力性能下降,燃油消耗率增加,经济性能变差,排气温度升高。

长距离输水工程弥合水锤防护措施研究

为选择合适的弥合水锤防护措施,针对长距离重力有压力流输水的特点,建立了水力暂态条件下空气阀数学模型,并采用Bentley Haestad Hammer软件对某长距离输水工程进行了弥合水锤模拟计算。计算结果表明:不设空气阀、布设复合式进排气阀与布设防水锤空气阀3种工况下瞬态升压分别为157.0,200.6 mH_2O及40.0 mH_2O,对应升压比分别为3.75,5.62及1.93;不设空气阀与布设复合式进排气阀条件下均发生了弥合水锤,最大空腔体积分别为350 L和775 L,而布设防水锤空气阀可有效避免弥合水锤;3种工况条件下只有防水锤空气阀升压最低,最大水锤升压较不设空气阀条件下降74.5%,且整体波动最为缓和。通过对3种工况条件下空气阀进排气体积及压力变化情况进行比较分析,可知工况2与工况3空气阀组进排气量差值为2 198～5 558 L,最小压力相差-0.05～0.01 MPa,最大压力相差0.38～0.89 MPa;工况2空气阀在管线末端检修阀关阀过程中发生了剧烈的进排气体积变化,叠加了关阀水锤,而工况3空气阀在整个计算过程中进排气体积变化较为缓和,气体体积流量及水压峰值得到了有效控制,可以认为防水锤型空气阀是弥合水锤的有效防护措施。

矿用柴油机进排气系统防爆前后的性能分析

针对矿用柴油机在煤矿井下应用时防爆性的要求,在发动机试验台架上进行了进排气系统经防爆后不同程度增大的进排气阻力对CAT3306型防爆柴油机性能影响的试验分析。结果表明:矿用柴油机因进排气防爆装置的添加,使得进气不畅,排气困难,进而带来燃烧变差,性能恶化,且进排气阻力越大,动力性下降越明显,燃油经济性恶化越严重。

煤矿用防爆水冷进排气歧管的仿真分析

根据某型煤矿用防爆柴油机的进排气布置在缸体一侧的结构特点,通过理论分析,应用流体仿真分析软件,对符合煤矿安全要求的一体式防爆进排气歧管进行了仿真分析,得出其压力场和温度场,然后对进排气歧管进行了优化改进。优化后,进排气由歧管到气道之间的过渡更顺畅,速度和压力分布更加均匀,局部低速区域得到缓解,进排气凸台处流动分布比优化前顺畅很多,速度和压力的分布也比优化前均匀,为解决同类问题提供了参考。

多缸柴油机防爆处理技术研究

通过对点燃源分析,制定了一套切实可行的系统防爆技术方案,解决了多缸柴油机防爆问题。

一体式水冷进、排气歧管的试验研究

针对某型煤矿用防爆柴油机的进、排气在缸体一侧的结构特点,通过流体力学模型分析及优化,设计了一体式水冷进、排气歧管。对装有优化后一体式水冷进、排气歧管的防爆柴油机进行了台架试验,试验结果满足MT 990-2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》的要求,为解决同类问题提供参考。

封闭箱体静音柴油发电机组一组水冷式器件设计

柴油发电机组的工作噪声是一种严重的环境污染源,需要得到抑制。采用全封闭式静音箱结构以使机组噪音与外界最大程度隔离,均衡考虑机组的散热和通风,采用全水冷散热方式,可使箱体上不需要开装孔洞引入和排出冷却空气,仅需留出降噪处理过的燃烧空气进口,最大限度保证噪音抑制,同时因冷却水循环流动保证箱体内热量得以充分散逸,可保证机组在适宜温度条件下正常工作。介绍了封闭箱体静音柴油发电机组一组主要水冷式器件设计方案,包括水冷式排气消音器、水冷式排气歧管、水冷式进气过滤冷却器。

排气阻火器对矿用防爆柴油机性能影响的研究

为了研究排气阻火器对矿用防爆柴油机性能的影响,以某矿用柴油机为试验对象,对该机在增加排气阻火器前后两种状态下进行了外特性试验和排放特性试验。试验结果表明,增加排气阻火器后,虽然满足了矿用柴油机的防爆性能,但是矿用柴油机的排气阻力增大,空气消耗量减小,缸内燃烧恶化,功率和转矩减小,动力性能下降;燃油消耗率增加,经济性能变差;CO体积分数和烟度值升高,大部分工况点的NO_x体积分数升高,排气温度升高,排放性能变差。研究结果可为今后矿用防爆柴油机排气阻火器的设计提供参考。