矿用低污染工程自卸车改造矿用吸污车的研究
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【摘 要】随着我国工业化步伐的加快，我神华神东煤炭集团矿井数量随之不断增多，产量增大的情况下，矿井巷道、水仓需要处理污水和淤泥的量也随之增多，若得不到及时处理或者是处理的效率太低，均会对工作效率造成不同程度的影响。设计一款能够及时有效清除矿井巷道、水仓污水与淤泥的专用柴油车，并以此缓解当前矿井淤泥清理能力欠佳的局势，保障工作进展快速高效，自然成为了整个神华神东煤炭集团各矿井的迫切需求。神华神东煤炭集团上湾煤矿汽车队与相关负责车辆分管矿领导在长期的实践中通过不断技术攻关，最终于2012年2月完成了矿用低污染车自卸车向矿用吸污车的技术改造，并在上湾煤矿的试用中效果非常满意。
【关键词】矿用吸污车；矿用自卸车；改造
1 改造前的矿用自卸车
我矿使用的低污染工程自卸车是利用本车发动机动力驱动液压举升机构，将其车厢倾斜一定角度卸货，并依靠车厢自重使其复位的专用工程自卸车。低污染工程自卸车按其用途可分为两大类：一类属非公路运输用的重型和超重型（装载质量在20t以上）自卸汽车，主要承担大型矿山、水利工地等运输任务，通常是与挖掘机配套使用。这类汽车也称为矿用自卸汽车。它的长度、宽度、高度以及轴荷等不受公路法规的限制，但它只能在矿山、工地上使用。另一类用于公路运输用的轻、中、重型（装载质量在2～20 t）普通自卸汽车，它主要承担砂石、泥土、煤炭等松散货物运输，通常是与装载机配套使用。本项目所改造的即为后者-低污染矿用工程自卸车。
2 改造后的矿用吸污车
2.1 改造后矿用吸污车的主要工作原理
本改造后的吸污车的核心是真空吸污泵，真空吸污泵采用外混式自吸结构。吸污时，吸污胶管始终浸没于液面下，启动吸污泵抽取罐内气体，罐内的空气被抽吸后，因其得不到补充而越来越稀薄，到处使罐内压力低于大气压力，污水即在大气的压力的作用下，经吸污胶管进入吸污罐。此后，通过开启罐底阀门将污液排出罐外，或是由于吸管接接近罐底，空气被不断压缩空气的作用下，经吸污管排出罐外。
2.2 气路总成及原理
气路总成主要由真空泵、水气分离器，四通阀、油气分离器及相关管路等组成。真空泵的选型要与罐体容量相匹配，其他部件规格和真空泵相匹配即可。真空泵的动力通过底盘发动机变速器，经取力器、传动轴提供动力。罐体顶部安装水气分离器，为的是罐体在抽真空的过程中，把混杂在气体中的水分离出来，并使分离的水最终回流到罐内、避免水进入真空泵，稀释油，影响真空泵的止常工作。一级油气分离器实际上为粗滤性质，把真空泵带上来的油在气体中初步分离，并通过回油管回流到一级油气分离器底部的储油箱。二级油气分离器实际上为细滤性质，把一级油气分离器朱分离的油气，在此最终分离，并且回流到底部的储油箱，重新作为真空泵的油，循环使用设计中还要注意，在油管路中，要求管路的最高端比油气分离器的液面高出50mm左右，以保证油是真空泵主动从油气分离器吸入，避免过多的油从匹通阀中喷出。
2.3 其他部分
在取力器传动系统中，选取安装取力器时，要控制取力器的速比，使取力器输出的转速与真空泵匹配。取力器控制系统是采用汽车底盘上的气包作为压缩空气气源，通过电控气动阀，控制取力器的结合和分离动作。在上盖总成中，要求上盖密封性能要好，同时要求上盖易干关闭和打开以方便维护人员的进出等。对于其他部分如护栏、后保险杠等，按照国标要求安装制作即可。
3 矿用自卸车改造为矿用吸污车后的效益分析
本改造矿用吸污车为我单位设计的新产品，特别适宜于下水道与煤矿矿井污泥抽吸、清捞、装卸，本车以庆铃系列柴油车底盘改装，具有下列优点：①有足够的吸污真空度；②对真空泵设置二级保护，防止污染渗入泵体；③真空泵驱动采用手动操作，离合方便；④液压油泵与真空泵同步动作，工作可靠；⑤采取油压翻罐和全开卸泥；⑥外形美观、操作简便、性能良好。然而，除上述优点以外，与传统矿井淤泥清除方法比较，其在提升工作效率与经济效益两方面更有不菲的表现。
3.1 矿用自卸车改造为矿用吸污车后的工作效率分析
一直以来，上湾煤矿清理淤泥都是使用传统方式，用工人数较多，员工工作时间长、效率低。在拉运淤泥的过程中还存在洒漏现象。为了提高清理淤泥工作效率，减少人工费用，上湾煤矿汽车队特将液压系统彻底损坏修复价值不高的低污染工程自卸车改造为吸污车。如此，既可以充分利用车辆，提高车辆的利用率，同时通过车辆改造首先可以降低使用成本和节约工作时间，提高工作效率。改造后的吸污车主要用于矿井巷道、水仓内的淤泥、淤积物的抽吸、地面下水道泥浆、污水、无泥浆和混有悬浮杂物泥渣、碎石等较大物体抽吸。在使用吸污车之前，上湾矿清理淤泥使用传统方式，用工人数较多（一般为6人），自使用自改吸污车后，污液清理到排放的整个过程只需1人即可独立完成，且在运行过程中无任何撒漏，所改配件故障率也极低。
3.2 矿用自卸车改造为矿用吸污车后的经济效益分析
3.2.1 专用车市场容量分析
矿用吸污车为专用车的一种，纵观我国专用车的当前发展现状来看，我认为，我国专用车市场“蛋糕”将越做越大。据早期（2006年）相关统计数据显示，当年我国的改装车生产厂家已多达395家，且改装汽车的销售总量已达到了23.05万辆，其中非客车改装的汽车占据了55.12%的份额。结合我国道路、经济等实际情况，应该说该数据还是比较可观的，但是问题就在于395家改装企业才生产23万辆，可以看出，当时我国汽车改装企业和汽车制造一样，存在着规模小、技术落后、生产点过多等问题。同时经过近几年的发展，虽然有所改观，但我认为也存在相当的发展空间。另一方面，从改装车生产分布地区来看，也存在较大不均衡性。江苏、河北、安徽、河南等8个省去年产量之和约占总产量的75%，其他21个省仅占总产量的25%。地域的不均衡性也显示出专用车市场前景看好。
3.2.2 本改造矿用吸污车的当前经济效益分析
本改造矿用吸污车的改造成本主要涉及到取力器、传动轴、真空吸污泵、水气分离器、多路换向阀、吊杆、油缸、吸污罐（采用5mm钢板，4200×1500）、吸污枪等方面的材料，其合计费用80000元，人工设计、改造用时360工时（含实验时间），人工费用所需12000元，改造成本合计92000元/台，如果新购一辆成品吸污车的市场价格是240000元/台，所以同比一台新购成品吸污车可节省费用148000元。目前在上湾煤矿已经投入使用两台，使用情况经过调查，普遍反映很好，在工作时间上和人力利用上有了很大的改进。已向全公司进行推广，同时已有其他矿井开始学习上湾矿改造此吸污车。
4 结语
对于矿用特种车型产品的发展趋势，从2011年开始，便有业界人士指出，国内矿用特种车产品正处在一个全面革新和纵深发展的主趋势当中，其目的就是最大程度地有效降低作业车辆的密度，并不断缩减人工与管理成本，进而为工矿企业创造尽可能多的实用价值与经济价值。本研究将液压系统彻底损坏修复价值不高的低污染工程自卸车改造为吸污车，实则也是“废物”利用、节约成本重新创收之典范。我有理由相信，随着本产品在上湾矿的试点应用以及相关推广工作的不断开展，矿用自卸车改造矿用吸污车势必会得到行业的广泛借鉴与实际应用，我国煤矿生产企业也将深受其益。