一種礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦用柴油機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]礦用柴油機(jī)車的動(dòng)力源來自于防爆柴油機(jī)，其運(yùn)行過程中必然會(huì)產(chǎn)生尾氣。一般來說，發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體成分比較復(fù)雜。當(dāng)燃燒完全時(shí)，一般尾氣成分為二氧化碳、水蒸氣、剩余的氧氣、未燃燒的氮?dú)獾?。?dāng)未燃燒完全時(shí)，尾氣中就會(huì)摻雜一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、二氧化硫、顆粒物、醛類等有害氣體。而防爆改裝后的柴油機(jī)工作條件更為惡劣，進(jìn)排氣壓力變大、冷卻方式采用強(qiáng)制水冷，而且煤礦井下氣體成分變化、溫濕度變化、粉塵等，都可能導(dǎo)致排放性能惡化。礦用柴油機(jī)車尾氣中的主要有害氣體為一氧化碳、氮氧化物。受井下通風(fēng)條件的限制，尾氣很容易積聚在巷道或工作面中，當(dāng)巷道中有害氣體的成分達(dá)到一定的體積濃度時(shí)就會(huì)對礦工的生命健康造成威脅。
[0003]空氣中的一氧化碳濃度達(dá)到50ppm (體積濃度單位，lppm = 1% 106)時(shí)，健康成年人可以承受8小時(shí)；達(dá)到200ppm時(shí)，健康成年人2-3小時(shí)后，輕微頭痛、乏力；達(dá)到400ppm時(shí)，健康成年人1-2小時(shí)內(nèi)前額痛，3小時(shí)后威脅生命；到800ppm時(shí)，健康成年人45分鐘內(nèi)，眼花、惡心、痙攣，2小時(shí)內(nèi)失去知覺，2-3小時(shí)內(nèi)死亡。長期吸入低濃度一氧化碳，將會(huì)導(dǎo)致人食欲不振、記憶力衰退等不良狀況，嚴(yán)重影響工作人員的身體健康狀態(tài)。氮氧化物的種類有多種，無軌膠輪車排放尾氣中氮氧化物氣體的組成成分主要是大量的一氧化氮和少量的二氧化氮。這兩種氣體都是劇毒氣體，人吸入一定濃度的氮氧化物后，會(huì)引發(fā)眩暈、無力和多發(fā)性神經(jīng)炎等不良癥狀，吸入高濃度的氮氧化物可出現(xiàn)窒息現(xiàn)象。人產(chǎn)生氮氧化物中毒癥狀的主要表現(xiàn)是發(fā)生肺氣腫，引起閉塞性纖維性細(xì)支氣管炎。
[0004]出于職業(yè)健康保護(hù)和安全生產(chǎn)的目的，我國制定了相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，對礦用柴油機(jī)車的排放指標(biāo)進(jìn)行了明確要求?！禡T990-2006礦用防爆柴油機(jī)通用技術(shù)條件》規(guī)定，在未經(jīng)稀釋的排氣中有害氣體的體積濃度不應(yīng)超過:一氧化碳0.1% ;氮氧化物0.08%。
[0005]目前針對礦用柴油機(jī)車排放性能的檢測主要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和整車試驗(yàn)。這兩種檢測手段均是在地面進(jìn)行加載試驗(yàn)，通過多個(gè)工況點(diǎn)的加載、調(diào)速來模擬整車運(yùn)行，從而對排放性能進(jìn)行評定。雖然這兩種監(jiān)測方法能夠測試出車輛的真實(shí)動(dòng)力性能和各工況點(diǎn)的排放性能，但外界環(huán)境對排放的影響，如煤礦井下的氣體成分、溫濕度變化、大氣壓力、粉塵濃度等都無法模擬。因此這兩種方式都無法準(zhǔn)確客觀地反映車輛在實(shí)際應(yīng)用中的排放指標(biāo)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型提供一種礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)，以解決上述礦用柴油機(jī)車排放性能的檢測無法準(zhǔn)確客觀地反映車輛在實(shí)際應(yīng)用中的排放指標(biāo)的技術(shù)問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)，包括尾氣采集模塊、礦用柴油機(jī)車工況采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，
[0008]所述尾氣采集模塊，用于通過防爆型氣體傳感器實(shí)時(shí)采集礦用柴油機(jī)車尾氣中的一氧化碳和氮氧化合物的含量；
[0009]所述礦用柴油機(jī)車工況采集模塊，用于采集礦用柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和礦用柴油機(jī)車的油門位置；
[0010]所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述油門位置和所述尾氣中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，計(jì)算不同的工況下排放數(shù)據(jù)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:數(shù)據(jù)處理模塊通過根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述油門位置和所述尾氣中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，計(jì)算不同的工況下排放數(shù)據(jù)；這樣礦用柴油機(jī)車的實(shí)時(shí)排放和實(shí)時(shí)工況就能夠一一對應(yīng)，車輛的真實(shí)動(dòng)力性能和各工況點(diǎn)的排放性能，準(zhǔn)確客觀地反映車輛在實(shí)際應(yīng)用中的排放指標(biāo)。
[0012]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括報(bào)警模塊，所述報(bào)警模塊，用于如果所述尾氣中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量是否超過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則發(fā)出報(bào)警信號。
[0013]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過報(bào)警模塊，能夠?qū)崟r(shí)提醒操作者礦用柴油機(jī)的排放超標(biāo)信號。
[0014]進(jìn)一步，所述防爆型氣體傳感器為電化學(xué)氣體傳感器；所述電化學(xué)氣體傳感器包括一氧化碳電化學(xué)氣體傳感器和氮氧化合物電化學(xué)氣體傳感器。
[0015]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:電化學(xué)氣體傳感器，是把測量對象氣體在電極處氧化或還原而測電流，得出對象氣體濃度的探測器，其具有線性輸出特點(diǎn)，探測的靈敏度較高；一氧化碳電化學(xué)氣體傳感器和氮氧化合物電化學(xué)氣體傳感器能夠準(zhǔn)確探測尾氣排放出來的一氧化碳的濃度和氮氧化合物的濃度。
[0016]進(jìn)一步，所述的礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述采集礦用柴油機(jī)車尾氣中的一氧化碳和氮氧化合物的含量的尾氣采集點(diǎn)位于礦用柴油機(jī)車排氣系統(tǒng)末端的排氣管上，所述尾氣采集點(diǎn)還設(shè)有水汽分離裝置。
[0017]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:由于尾氣采集點(diǎn)位于礦用柴油機(jī)車排氣系統(tǒng)末端的排氣管上，這樣能夠準(zhǔn)確反映出礦用柴油機(jī)車的實(shí)際排放情況；同時(shí)通過設(shè)置水汽分離裝置，避免防爆型氣體傳感器為電化學(xué)氣體傳感器被腐蝕，提高了防爆型氣體傳感器為電化學(xué)氣體傳感器的使用壽命。
[0018]進(jìn)一步，所述防爆型氣體傳感器設(shè)置在所述水汽分離裝置上；或者所述礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)還包括導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管的一端與所述水汽分離裝置連接，所述導(dǎo)氣管的另一端與所述防爆型氣體傳感器連接。
[0019]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:防爆型氣體傳感器設(shè)置在尾氣采集點(diǎn)處，便于直接采集氣體；通過導(dǎo)氣管來采集尾氣，便于防爆型氣體傳感器設(shè)置在系統(tǒng)的其他位置，方便系統(tǒng)中的各個(gè)零件的布局。
[0020]進(jìn)一步，所述礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)還包括顯示模塊，所述顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算得出的所述不同的工況下排放數(shù)據(jù)。
[0021]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過顯示模塊將不同的工況下排放數(shù)據(jù)顯示給操作者，提高了系統(tǒng)的人機(jī)交互能力。
[0022]進(jìn)一步，所述礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)還包括無線通信模塊和移動(dòng)終端模塊，
[0023]所述無線通信模塊，用于將數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算得出的所述不同的工況下排放數(shù)據(jù)向所述移動(dòng)終端模塊傳送；
[0024]所述移動(dòng)終端模塊，用于接收并存儲(chǔ)所述無線通信模塊發(fā)送的不同的工況下排放數(shù)據(jù)。
[0025]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:移動(dòng)終端模塊通過無線通信模塊來遠(yuǎn)程獲取不同的工況下排放數(shù)據(jù)，方便操作者的實(shí)際使用。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，
[0027]圖2是本實(shí)用新型礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測方法的流程圖，
[0028]圖3是本實(shí)用新型礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖，
[0029]圖4是圖3中防爆型氣體傳感器連接的局部結(jié)構(gòu)圖。
[0030]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0031 ] 1、防爆發(fā)動(dòng)機(jī)本體，2、轉(zhuǎn)速傳感器，3、水冷排氣管，4、排氣管，5、廢水洗箱，6、水汽分離裝置，7、一氧化碳電化學(xué)氣體傳感器，8、氮氧化合物電化學(xué)氣體傳感器，9、排氣歧管，100、尾氣采集模塊，110、礦用柴油機(jī)車工況采集模塊，120、數(shù)據(jù)處理模塊，121、報(bào)警模塊，130、顯示模塊，140、無線通信模塊，150、移動(dòng)終端模塊
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0033]本實(shí)用新型礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖參見圖1，
[0034]本實(shí)用新型提供一種礦用柴油機(jī)車實(shí)時(shí)排放監(jiān)測系統(tǒng)，包括尾氣采集模塊100、礦用柴油機(jī)車工況采集模塊110、數(shù)據(jù)處理模塊120、顯示模塊130、無線通信模塊140和移動(dòng)終端模塊150。
[0035]尾氣采集模塊100，用于通過防爆型氣體傳感器實(shí)時(shí)采集礦用柴油機(jī)車尾氣中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，并將氣體濃度轉(zhuǎn)化為模擬量或數(shù)字量，供數(shù)據(jù)處理模塊使用；礦用柴油機(jī)車工況采集模塊110，用于采集礦用柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和礦用柴油機(jī)車的油門位置。
[0036]數(shù)據(jù)處理模塊120，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、油門位置和尾氣中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，計(jì)算不同的工況下排放數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊還包括報(bào)警模塊121，用于如果尾氣中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量是否超過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則發(fā)出報(bào)警信號。
[0037]顯示模塊130，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊120計(jì)算得出的不同的工況下排放數(shù)據(jù)。
[0038]無線通信模塊140，用于將數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算得出的120不