CN114483414A - 混动防爆柴油机热机和电能消耗装置 - Google Patents

混动防爆柴油机热机和电能消耗装置 Download PDF

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郭锐
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Abstract

本发明提供混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，包括发动机、电加热热交换器和散热器，所述电加热热交换器的进水口和出水口分别连通发动机进水管和散热器出水管，发动机出水口与散热器的入水口连通，形成水循环通路，所述电加热热交换器与混动蓄电池电性连接。本发明提供一种能够快速对发动机进行暖机，并且在混动装置反拖发电时消耗多余电能的装置。

Description

混动防爆柴油机热机和电能消耗装置
技术领域
本发明涉及矿下柴油发动机技术领域，特别涉及混动防爆柴油机热机和电能消耗装置。
背景技术
混动防爆柴油机组在矿下环境温度15～20℃时起动发动机充电时，依靠发动机自身热量需要15～20分钟的热机时间，当发动机水温超过65℃后，发动机才能长寿命的全负荷加载，并且达到理想的排放标准。
在井下环境温度低、防爆要求高的特殊条件下，现有技术存在以下缺点：1、防爆柴油机不被允许使用常规电加热装置，电控防爆柴油机如热机温度不够，发动机容易限制功率，无法快速满足功率需求，且会排放较多燃烧不充分的有害气体；2、混动防爆柴油机组整合入井下单轨吊设备后，单轨吊设备在下井时，采用电机反拖提供制动功率，制动阻力产生充电电能，当动力电池充满后，多余电能无处释放会导致充电机过热，而增加动力电池容量增大电量储存会导致防爆电池重量急剧上升，影响有效载荷；3、防爆纯电控柴油机起动后，需要较长时间热机达到理想工作温度，而混动防爆柴油机组在需要发动机介入工作时，起动后越短时间投入使用越能起到节能减排效果，因此仅靠发动机热机过程需要控制系统提前介入，燃油消耗高。
因此，解决井下低温环境防爆电控柴油机快速热机，降低能源消耗，减少碳排放，提高混合动力单轨吊设备的综合运输能力，研究混动防爆柴油机预热和电能消耗装置技术方案意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够快速对发动机进行暖机，并且在混动装置反拖发电时消耗多余电能的装置。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，包括发动机、电加热热交换器和散热器，所述电加热热交换器的进水口和出水口分别连通发动机进水管和散热器出水管，发动机出水口与散热器的入水口连通，形成水循环通路，所述电加热热交换器与混动蓄电池电性连接。
作为本发明的进一步设置，还包括有水泵，所述水泵设置在水循环通路上。
作为本发明的进一步设置，还包括有水泵，所述水泵设置在发动机内部。
作为本发明的进一步设置，发动机为电控防爆柴油机。
作为本发明的进一步设置，发动机内设置有散热风扇，所述散热风扇设置在与散热器相对应的位置。
作为本发明的进一步设置，电加热热交换器包括外壳、水管道和电热管，所述电热管设置在水管道的周向外部，电热管与混动蓄电池电性连接，所述水管道与发动机、散热器的水通路连通。
本发明的有益效果：
1、本发明通过使用动力电池的电能来预热混动单轨吊车的发动机水温，降低混动单轨吊车在下井前的电能储备，在混动单轨吊下井过程中，电池满电后，继续使用此装置消耗多余电能，降低发电设备负载，从而降低混动发电设备温度，将电能转换为热能，利用防爆柴油机冷却系统实现热机。
2、本发明的混动防爆柴油机预热和电能消耗装置，使用中能够减少发动机自身热机时间，有效降低燃油使用量，降低尾气排放，降低碳排放，还能在热机状态下，保持防爆柴油机的合理工作温度，降低摩擦损失，进一步提高防爆柴油机寿命，同时为井下混动防爆柴油机装置提供更多反拖制动功率，提高设备安全性。
附图说明
附图中，1、发动机，2、电加热热交换器，3、散热器，4、散热风扇，5、外壳，6、水管道，7、电热管。
图1为本发明混动防爆柴油机预热和电能消耗装置的示意图；
图2为本发明电加热热交换器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-2，本发明提供混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，包括发动机1、电加热热交换器2和散热器3，所述电加热热交换器2的进水口和出水口分别连通发动机1进水管和散热器3出水管，发动机1出水口与散热器3的入水口连通，形成水循环通路，所述电加热热交换器2与混动蓄电池电性连接。
具体的，还包括有水泵，所述水泵设置在水循环通路上，或者水泵设置在发动机1内部等任何能使水循环通路中水循环流动的位置。
具体的，发动机1为电控防爆柴油机。
具体的，发动机1内设置有散热风扇4，所述散热风扇4设置在与散热器3相对应的位置。
具体的，电加热热交换器2包括外壳5、水管道6和电热管7，所述电热管7设置在水管道6的周向外部，电热管7与混动蓄电池电性连接，所述水管道6与发动机1、散热器3的水通路连通。
工作过程：本实施例的混动防爆柴油机预热和电能消耗装置按照发动机1热机需求运行时，发动机1静止上电待机，混动控制系统发出指令，电加热热交换器2通电，将电能转换为热能，加热功率为45kw，电加热热交换器2内的冷却液随之升温后，同步提升发动机1和散热器3水温，井下环境温度一般为20℃左右，当发动机1水温上升至75℃时，混动控制系统停止电加热热交换器2工作，同时起动发动机1怠速运行，利用发动机1水泵，将发动机1内和散热器3内的冷却液循环起来，热机动作结束，发动机1随时可以满足全负荷运行状态。
当混动动力系统因下坡轨道上的驱动电机反拖，混动轨道吊车的动力电池充满后，多余电能需进入电加热热交换器2释放，转换为热能加热发动机1冷却液，当发动机1水温超过75℃时，通过控制发动机1空怠速高速运行驱动散热风扇4来对散热器3内的冷却液降温，借此达到持续提供45kw散热能力，维持对应的制动功率的效能。发动机1水温低于75℃时，停止发动机1转动，保持发动机1温度。
将功率为160kw的防爆电控柴油机对本实施例的混动防爆柴油机预热和电能消耗装置进行试验对比。散热器3加发动机1本体冷却液容积50升，热机方案一：发动机1起动后800转转速带负载10％进行热机至75℃，热机方案二：发动机1不起动使用电预热进行对比，试验结果如下表1所示：
表1两种热机模式的热机时间和耗能对比
热机方案一 环境温度℃ 热机时间min 燃油消耗kg
发动机热机 20 35 1.6
发动机热机 5 45 2
热机方案二 环境温度℃ 热机时间min 电能消耗kw
电加热热机 20 15 2.6
电加热热机 5 18 3.3
从以上表1中分析可知，发动机1起动后，发动机1的散热风扇4随之转动，散热效率高，热机效率低，而发动机1仅使用电预热进行热机，仅有表面温度自然损失，其热机的时间显著缩短，并且耗能显著降低。
对同样容积为50升冷却液的防爆发动机1，采用同样的75℃的热机温度要求，而采用不同的热机方案，得到了显著区别的技术效果：本实施例的技术方案的预热速度是依靠发动机1自身预热速度的2倍。并且单纯发动机1热机会产生较多有害尾气、有害噪音，消耗较多柴油。因此，采用电加热热机拥有显著的优势。
本文中应用了具体实施例对本发明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发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，其特征在于，包括发动机(1)、电加热热交换器(2)和散热器(3)，所述电加热热交换器(2)的进水口和出水口分别连通发动机(1)进水管和散热器(3)出水管，发动机(1)出水口与散热器(3)的入水口连通，形成水循环通路，所述电加热热交换器(2)与混动蓄电池电性连接。
2.根据权利要求1所述的混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，其特征在于，还包括有水泵，所述水泵设置在水循环通路上。
3.根据权利要求2所述的混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，其特征在于，还包括有水泵，所述水泵设置在发动机(1)内部。
4.根据权利要求1所述的混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，其特征在于，发动机(1)为电控防爆柴油机。
5.根据权利要求1所述的混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，其特征在于，所述发动机(1)内设置有散热风扇(4)，所述散热风扇(4)设置在与散热器(3)相对应的位置。
6.根据权利要求1所述的混动防爆柴油机热机和电能消耗装置，其特征在于，所述电加热热交换器(2)包括外壳(5)、水管道(6)和电热管(7)，所述电热管(7)设置在水管道(6)的周向外部，电热管(7)与混动蓄电池电性连接，所述水管道(6)与发动机(1)、散热器(3)的水通路连通。
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