CN205001038U - 一种矿用柴油机车实时排放监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用柴油机车实时排放监测系统，包括尾气采集模块、矿用柴油机车工况采集模块和数据处理模块，尾气采集模块，用于通过防爆型气体传感器实时采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量；矿用柴油机车工况采集模块，用于采集矿用柴油机的发动机的转速和矿用柴油机车的油门位置；数据处理模块，用于根据发动机的转速、油门位置和尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据。根据发动机的转速、油门位置和尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据；这样矿用柴油机车的实时排放和实时工况就能够一一对应，准确客观地反映车辆在实际应用中的排放指标。

Description

一种矿用柴油机车实时排放监测系统

技术领域

本实用新型涉及矿用柴油机控制技术领域，特别是一种矿用柴油机车实时排放监测系统。

背景技术

矿用柴油机车的动力源来自于防爆柴油机，其运行过程中必然会产生尾气。一般来说，发动机排放气体成分比较复杂。当燃烧完全时，一般尾气成分为二氧化碳、水蒸气、剩余的氧气、未燃烧的氮气等。当未燃烧完全时，尾气中就会掺杂一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、二氧化硫、颗粒物、醛类等有害气体。而防爆改装后的柴油机工作条件更为恶劣，进排气压力变大、冷却方式采用强制水冷，而且煤矿井下气体成分变化、温湿度变化、粉尘等，都可能导致排放性能恶化。矿用柴油机车尾气中的主要有害气体为一氧化碳、氮氧化物。受井下通风条件的限制，尾气很容易积聚在巷道或工作面中，当巷道中有害气体的成分达到一定的体积浓度时就会对矿工的生命健康造成威胁。

空气中的一氧化碳浓度达到50ppm(体积浓度单位，1ppm＝1％106)时，健康成年人可以承受8小时；达到200ppm时，健康成年人2-3小时后，轻微头痛、乏力；达到400ppm时，健康成年人1-2小时内前额痛，3小时后威胁生命；到800ppm时，健康成年人45分钟内，眼花、恶心、痉挛，2小时内失去知觉，2-3小时内死亡。长期吸入低浓度一氧化碳，将会导致人食欲不振、记忆力衰退等不良状况，严重影响工作人员的身体健康状态。氮氧化物的种类有多种，无轨胶轮车排放尾气中氮氧化物气体的组成成分主要是大量的一氧化氮和少量的二氧化氮。这两种气体都是剧毒气体，人吸入一定浓度的氮氧化物后，会引发眩晕、无力和多发性神经炎等不良症状，吸入高浓度的氮氧化物可出现窒息现象。人产生氮氧化物中毒症状的主要表现是发生肺气肿，引起闭塞性纤维性细支气管炎。

出于职业健康保护和安全生产的目的，我国制定了相关的排放标准，对矿用柴油机车的排放指标进行了明确要求。《MT990-2006矿用防爆柴油机通用技术条件》规定，在未经稀释的排气中有害气体的体积浓度不应超过：一氧化碳0.1％；氮氧化物0.08％。

目前针对矿用柴油机车排放性能的检测主要依靠发动机台架试验和整车试验。这两种检测手段均是在地面进行加载试验，通过多个工况点的加载、调速来模拟整车运行，从而对排放性能进行评定。虽然这两种监测方法能够测试出车辆的真实动力性能和各工况点的排放性能，但外界环境对排放的影响，如煤矿井下的气体成分、温湿度变化、大气压力、粉尘浓度等都无法模拟。因此这两种方式都无法准确客观地反映车辆在实际应用中的排放指标。

实用新型内容

本实用新型提供一种矿用柴油机车实时排放监测系统，以解决上述矿用柴油机车排放性能的检测无法准确客观地反映车辆在实际应用中的排放指标的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种矿用柴油机车实时排放监测系统，包括尾气采集模块、矿用柴油机车工况采集模块和数据处理模块，

所述尾气采集模块，用于通过防爆型气体传感器实时采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量；

所述矿用柴油机车工况采集模块，用于采集矿用柴油机的发动机的转速和矿用柴油机车的油门位置；

所述数据处理模块，用于根据所述发动机的转速、所述油门位置和所述尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据。

本实用新型的有益效果是：数据处理模块通过根据所述发动机的转速、所述油门位置和所述尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据；这样矿用柴油机车的实时排放和实时工况就能够一一对应，车辆的真实动力性能和各工况点的排放性能，准确客观地反映车辆在实际应用中的排放指标。

进一步，所述数据处理模块还包括报警模块，所述报警模块，用于如果所述尾气中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量是否超过预设标准，则发出报警信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过报警模块，能够实时提醒操作者矿用柴油机的排放超标信号。

进一步，所述防爆型气体传感器为电化学气体传感器；所述电化学气体传感器包括一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：电化学气体传感器，是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的探测器，其具有线性输出特点，探测的灵敏度较高；一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器能够准确探测尾气排放出来的一氧化碳的浓度和氮氧化合物的浓度。

进一步，所述的矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，所述采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量的尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管上，所述尾气采集点还设有水汽分离装置。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管上，这样能够准确反映出矿用柴油机车的实际排放情况；同时通过设置水汽分离装置，避免防爆型气体传感器为电化学气体传感器被腐蚀，提高了防爆型气体传感器为电化学气体传感器的使用寿命。

进一步，所述防爆型气体传感器设置在所述水汽分离装置上；或者所述矿用柴油机车实时排放监测系统还包括导气管，所述导气管的一端与所述水汽分离装置连接，所述导气管的另一端与所述防爆型气体传感器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：防爆型气体传感器设置在尾气采集点处，便于直接采集气体；通过导气管来采集尾气，便于防爆型气体传感器设置在系统的其他位置，方便系统中的各个零件的布局。

进一步，所述矿用柴油机车实时排放监测系统还包括显示模块，所述显示模块，用于显示数据处理模块计算得出的所述不同的工况下排放数据。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过显示模块将不同的工况下排放数据显示给操作者，提高了系统的人机交互能力。

进一步，所述矿用柴油机车实时排放监测系统还包括无线通信模块和移动终端模块，

所述无线通信模块，用于将数据处理模块计算得出的所述不同的工况下排放数据向所述移动终端模块传送；

所述移动终端模块，用于接收并存储所述无线通信模块发送的不同的工况下排放数据。

采用上述进一步方案的有益效果是：移动终端模块通过无线通信模块来远程获取不同的工况下排放数据，方便操作者的实际使用。

附图说明

图1是本实用新型矿用柴油机车实时排放监测系统的结构框图，

图2是本实用新型矿用柴油机车实时排放监测方法的流程图，

图3是本实用新型矿用柴油机车实时排放监测系统的实施例结构图，

图4是图3中防爆型气体传感器连接的局部结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、防爆发动机本体，2、转速传感器，3、水冷排气管，4、排气管，5、废水洗箱，6、水汽分离装置，7、一氧化碳电化学气体传感器，8、氮氧化合物电化学气体传感器，9、排气歧管，100、尾气采集模块，110、矿用柴油机车工况采集模块，120、数据处理模块，121、报警模块，130、显示模块，140、无线通信模块，150、移动终端模块

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型矿用柴油机车实时排放监测系统的结构框图参见图1，

本实用新型提供一种矿用柴油机车实时排放监测系统，包括尾气采集模块100、矿用柴油机车工况采集模块110、数据处理模块120、显示模块130、无线通信模块140和移动终端模块150。

尾气采集模块100，用于通过防爆型气体传感器实时采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，并将气体浓度转化为模拟量或数字量，供数据处理模块使用；矿用柴油机车工况采集模块110，用于采集矿用柴油机的发动机的转速和矿用柴油机车的油门位置。

数据处理模块120，用于根据发动机的转速、油门位置和尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据。数据处理模块还包括报警模块121，用于如果尾气中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量是否超过预设标准，则发出报警信号。

显示模块130，用于显示数据处理模块120计算得出的不同的工况下排放数据。

无线通信模块140，用于将数据处理模块计算得出的120不同的工况下排放数据向移动终端模块150传送；

移动终端模块150，用于接收并数据无线通信模块140发送的不同的工况下排放数据。

本实用新型的矿用柴油机车实时排放监测系统，数据处理模块通过根据发动机的转速、油门位置和尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据；这样矿用柴油机车的实时排放和实时工况就能够一一对应，车辆的真实动力性能和各工况点的排放性能，准确客观地反映车辆在实际应用中的排放指标；同时，通过显示模块和无线终端，提供了更好的人机交互能力和远程数据读取。

本实用新型矿用柴油机车实时排放监测方法的流程图参见图2，矿用柴油机车实时排放监测方法，包括以下步骤：

步骤1：通过防爆型气体传感器实时采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量。

步骤2：采集矿用柴油机的发动机的转速和矿用柴油机车的油门位置。

步骤3：根据发动机的转速、油门位置和尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据；如果尾气中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量是否超过预设标准，则发出报警信号。

步骤3之后还包括步骤4和步骤5，

步骤4，将步骤3计算得出的不同的工况下排放数据显示到显示模块中，结束；

步骤5，将步骤3计算得出的不同的工况下排放数据向移动终端模块传送；

步骤6，接收并存储步骤5中的不同的工况下排放数据。

本实用新型监测方法的有益效果是：通过根据发动机的转速、油门位置和尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据；这样矿用柴油机车的实时排放和实时工况就能够一一对应，车辆的真实动力性能和各工况点的排放性能，准确客观地反映车辆在实际应用中的排放指标。通过将将不同的工况下排放数据显示给操作者，提高了系统的人机交互能力；和移动终端模块通过无线通信模块来远程获取不同的工况下排放数据，方便操作者的实际使用。

本实用新型矿用柴油机车实时排放监测系统的实施例结构图参见图3和图4，包括防爆发动机本体1、转速传感器2、水冷排气管3、排气管4、废水洗箱5、水汽分离装置6、一氧化碳电化学气体传感器7、氮氧化合物电化学气体传感器8和排气歧管9，还包括控制装置和检测矿用柴油机车的油门位置的油门位置传感器。防爆发动机本体1上设有排气歧管9，排气歧管9的排气口与水冷排气管3连通，水冷排气管3通过废水洗箱5与排气管4连通；在防爆发动机本体1的飞轮壳上安装霍尔式转速传感器2，采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量的尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管4上，尾气采集点还设有水汽分离装置6；一氧化碳电化学气体传感器7和氮氧化合物电化学气体传感器8设置在水汽分离装置6上；转速传感器2、矿用柴油机车的油门位置、一氧化碳电化学气体传感器7和氮氧化合物电化学气体传感器8都与控制装置电连接。

当矿用柴油机车工作时，控制器分别通过转速传感器采集矿用柴油机的发动机的转速，通过油门位置传感器采集矿用柴油机车的油门位置，通过一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器采集矿用柴油机车车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量；然后根据发动机的转速、油门位置和尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据。然后通过将不同的工况下排放数据显示给操作者和移动终端模块通过无线通信模块来远程获取不同的工况下排放数据，方便操作者的实际使用，提高了系统的人机交互能力。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本实用新型矿用柴油机车实时排放监测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，包括尾气采集模块、矿用柴油机车工况采集模块和数据处理模块，

所述尾气采集模块，用于通过防爆型气体传感器实时采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量；

所述矿用柴油机车工况采集模块，用于采集矿用柴油机的发动机的转速和矿用柴油机车的油门位置；

所述数据处理模块，用于根据所述发动机的转速、所述油门位置和所述尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据。

2.根据权利要求1所述的矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括报警模块，所述报警模块，用于如果所述尾气中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量是否超过预设标准，则发出报警信号。

3.根据权利要求1或2所述的矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，所述防爆型气体传感器为电化学气体传感器；所述电化学气体传感器包括一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器。

4.根据权利要求3所述的矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，所述采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量的尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管上，所述尾气采集点还设有水汽分离装置。

5.根据权利要求4所述的矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，所述防爆型气体传感器设置在所述水汽分离装置上；或者所述矿用柴油机车实时排放监测系统还包括导气管，所述导气管的一端与所述水汽分离装置连接，所述导气管的另一端与所述防爆型气体传感器连接。

6.根据权利要求1至2任一权利要求所述的矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，所述矿用柴油机车实时排放监测系统还包括显示模块，所述显示模块，用于显示数据处理模块计算得出的所述不同的工况下排放数据。

7.根据权利要求6所述的矿用柴油机车实时排放监测系统，其特征在于，所述矿用柴油机车实时排放监测系统还包括无线通信模块和移动终端模块，

所述无线通信模块，用于将数据处理模块计算得出的所述不同的工况下排放数据向所述移动终端模块传送；

所述移动终端模块，用于接收并存储所述无线通信模块发送的不同的工况下排放数据。