近幾年,防爆柴油機無軌膠輪車已經成為大型煤礦輔助運輸礦用絞車的主力設備。但是,防爆柴油機的排放一直被專業人士所詬病,新型的鋰電膠輪車正逐漸突破一道道技術壁壘,逐步慢慢崛起。
礦用無軌膠輪車是指采用柴油機、蓄電池等為動力以實現煤礦井下公路運輸功能的車輛,承擔礦井輔助運輸功能,負責人員、物料和設備等的運送任務。隨著我國煤礦高產集約化開采技術的發展,輔助運輸的地位也更顯重要,安全、可靠、連續化、高效率的無軌膠輪車的應用,已經成為礦井生產現代化的一個重要標志。
在用無軌膠輪車現狀
據統計,我國使用無軌膠輪車的礦井已超過700對,無軌膠輪車保有量達到10000輛以上。目前國內煤礦使用的無軌膠輪車主要有三種,即防爆柴油機無軌膠輪車、架線式無軌膠輪車和防爆鋰離子蓄電池無軌膠輪車,其中,防爆柴油機無軌膠輪車占無軌膠輪車市場比重最大,約占90%。
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防爆柴油機無軌膠輪車
自上世紀90年代發展至今,防爆柴油機無軌膠輪車技術進步巨大,是國內煤礦不錯的輔助運輸方式。但是其存在排放指標高、噪聲大等嚴重缺點。廢氣中的CO和NOX含量較高,有致癌作用;其產生的噪聲在煤礦井下相對封閉的環境中反復發射,產生極大的噪聲污染,兩種污染對人體危害極大。
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防爆鋰離子蓄電池無軌膠輪車
經過近十年的發展,高能量密度的鋰離子蓄電池,克服了普通蓄電池體積大、充電頻繁的缺點,目前正處于推廣階段。
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架線式無軌膠輪車
架線電機車使用量極小,受架空線限制,運輸機動性受限,喪失了無軌膠輪車的機動性,前景有限。
無軌膠輪車綜和性能對比
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動力性能
電機的輸出特性與發動機的輸出特性差別很大,電機在低速運行時,就能夠提供比較大的扭矩,并且可以短時間內提供遠大于額定功率實際功率;而發動機則隨著轉速的提升,輸出扭矩漸增到最大值。
電驅動車輛瞬時加速能力強,能夠快速達到最大輸出扭矩,利于坡道重載起步;而柴油機驅動車輛則在半坡重載起步時反應較慢。
電驅動車輛過載能力強,更加適用于需要短時間內完成的大負荷工作;而柴油機車輛更適用于長距離穩定載荷的運輸。
兩種車輛的縱向爬坡能力均可達到14°,最大爬坡能力勢均力敵。
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續航能力
以煤礦常用運人車型WLR-19(電驅動)和WC20R(柴油機驅動)為例。WLR-19整車質量6500kg,電池容量70kWh,綜合路況續航里程約70km。WC20R整車質量4600kg,發動機功率65kW,油箱容積約75L,滿載水平干硬路面油耗約35L/100km,續航里程約200km。
圖片
WC20R柴油機防爆無軌膠輪車
由于電池的能量密度較小,普通電驅動車輛僅電池的重量就占電驅動車輛重量的20%左右,笨重的能量來源限制了車輛的續航里程。而柴油驅動車輛的續航里程取決于油箱的容積,可以根據需要設計足夠大的油箱來保證續航里程。防爆柴油機無軌膠輪車的續航里程要大大優于防爆蓄電池無軌膠輪車。
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日常維護
防爆柴油機無軌膠輪車的防爆發動機技術、變矩器和變速箱等傳動技術以及制動技術等已經發展久遠、廣泛應用,有較高的可靠性。電驅動車輛的核心技術為電池和牽引電機,蓄電池的可靠性早已被電機車證實,牽引電機則多采用免維護的永磁無刷直流電機。
柴油機驅動車輛系統復雜,必須按時間或里程要進行定期保養,而電驅動車輛電池和電機都是免維護,定期保養工作量很少。因此,兩種驅動車輛均具有較高可靠性、低故障率特點,但電驅動車輛維護工作量更小。
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綜合成本
柴油機驅動車輛使用壽命為5~8年,每2年進行一次大修,大修費用約為車輛價值的30%。由于電池的成本較高,電驅動車輛的市場價格要遠高于柴油機驅動車輛的價格,為同類型柴油機膠輪車的2~3倍,使用壽命為5~8年,電池壽命一般為2年,電池價格約為車輛價值的30%。雖然維護、運行成本比同類型柴油機膠輪車低,但電驅動車輛的綜合成本要遠高同類型柴油機膠輪車。
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環保性能
電驅動車輛無尾氣排放,且噪音很小,而柴油機驅動車輛尾氣中含有CO、NOx、碳煙等致癌污染物。另外,柴油機的噪音污染也是不可忽視的,部分大型車輛在駕駛員附近的噪音可達90分貝左右。電驅動車輛的環保性能大大優于柴油機膠輪車。