用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统及实验方法与流程

本发明属于车辆尾气仿真技术领域，具体涉及一种用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统及实验方法。

背景技术：

矿井巷道的主要生产系统之一是辅助运输，其作用尤其重要，也是影响矿井生产效率的主要因素。而矿山燃油车辆作为矿井隧道中的辅助运输设备，具有运输便捷、快速、用人少、效率高的优点，是实现现代化矿区的充分必要条件。但随着矿井巷道内燃油车辆的数目日益增多，矿山燃油车辆在矿井巷道内排放的污染物逐渐成为了一个热点问题。一方面，矿山燃油车辆在矿井巷道内部排放的大量污染物导致矿井中充斥着大量的一氧化碳、氮氢化合物、氮氧化物、碳烟颗粒物等气体；另一方面，矿山燃油车辆在巷道内行驶时状态的不同，错车、跟车等行驶行为都会导致矿山燃油车辆尾气尘粒污染与有毒有害气体不规则扩散。这些尾气尘粒污染与有毒有害气体在密闭的空间里在风流的作用下极易扩散到两侧人行通道，极大的影响了巷道内工作人员的职业健康。

因此，为了更好的测定矿山燃油车辆尾气尘粒污染与有毒有害气体扩散规律，保障隧道中施工人员的职业健康。利用仿真实验系统对矿山燃油车辆尾气尘粒污染与有毒有害气体的扩散规律进行研究是十分有必要的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题：

如何抑制矿井巷道内的尾气尘粒污染与有毒有害气体扩散分布，降低尾气尘粒污染与有毒有害气体在巷道内的浓度。

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统及实验方法，通过研究燃油车尾气扩散分布规律研发抑制其扩散的技术方法，以使其达到国家污染物存在标准，从而保障巷道内环境清洁及施工人员的职业健康。

为实现上述目的，本发明的任务之一在于提供一种用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统，其采用了以下技术方案：

一种用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统，其特征在于：其包括玻璃罩体、燃油发动机、风机、计算机装置、检测探头、数据传输管道、检测装置及尾气净化处理装置；

所述的玻璃罩体为立体拱形，用于模拟矿井巷道；

所述的燃油发动机，位于所述的玻璃罩体外，其底部安装在燃油发动机安装台上，所述的燃油发动机与所述的计算机装置连接，所述的燃油发动机的尾气排放管延伸至所述的玻璃罩体内；

所述的风机位于所述的玻璃罩体的两端，与所述的计算机装置连接，通过调整风机的不同风速来模拟矿山燃油车辆顺风、逆风的状态；

所述的计算机装置用于控制发动机和风机的转速，以便还原矿井巷道真实的通风状况；

所述的检测探头包括气体流速传感器探头、尾气分析检测探头、气体色谱检测探头、固定式连线记录烟气分析探头、颗粒物收集分析探头；所述的气体流速传感器探头、尾气分析检测探头及固定式连线记录烟气分析探头位于玻璃罩体内的顶部，所述的气体色谱检测探头、颗粒物收集分析探头在所述的玻璃罩体的侧面及玻璃内的顶部均有分布；

所述的检测装置连接在所述的玻璃罩体的两侧，其通过数据传输管道与位于玻璃罩体内顶部的检测探头连接；

上述的位于玻璃罩体两侧的检测装置通过数据传输管道与玻璃罩体顶端检测探头连接，以便于检测尾气尘粒污染与有毒有害气体；上述的检测装置与玻璃罩体两侧相连接，以便于检测尾气尘粒污染与有毒有害气体的垂直分布。

所述的尾气净化处理装置用于对燃油发动机产生的尾气进行净化处理。

作为本发明的一个优选方案，每个检测装置内均配置有通讯模块，通过上述的通讯模块保持与计算机装置的信息交换。

作为本发明的另一个优选方案，上述的数据传输管道呈拱形设置在玻璃罩体上。

进一步的，上述的尾气净化处理装置通过吸附、催化的方式对尾气进行净化处理。

进一步的，上述的发动机的转速为0-9000r/min，通过上述的计算机装置对其转速进行调节。

进一步的，上述的玻璃罩体为有机玻璃罩体，上述的数据传输管道的直径为0.5米，上述的安装台与上述的玻璃罩体之间的垂直距离为0.3-0.5米。

本发明的另一任务在于提供一种用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验方法，依次包括以下步骤：

a、对所述的用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统通电，保证各个部件的正常运行，根据实验需要来调整风机的转速和其产生的风流方向，以模拟矿井巷道内部汽车运动时的实际风流情况；

b、待玻璃罩体内部气流稳定后，通过计算机装置对发动机设置一定的参数，模拟想要测定的燃油车运动状态；

c、通过检测探头对燃油发动机排出的尾气成分、浓度进行测定，最终经通讯模块传送至计算机装置，通过所述计算机装置对数据进行记录并储存；

d、测定结束后，通过风机把模拟矿井巷道内的气体压入到尾气净化处理装置进行催化处理，再达标排放。

与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

本发明用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统中，通过风机模拟矿井巷道内实际的通风情况；通过计算机装置来调节燃油发动机使其达到不同转速，从而测定矿山燃油车辆载运过程中尾气尘粒污染与有毒有害气体在燃油车发动机怠速、加速、匀速、减速等不同运动状态时以及其他外界影响因素下的扩散分布规律扩散情况，以便于指导矿井巷道内部尾气尘粒污染与有毒有害气体综合治理技术与抑制方法的规划与应用。

本发明用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统的测定结果能够真实的还原现场实际尾气尘粒污染与有毒有害气体的扩散情况，并且该仿真实验装置附带有监测感应模块以及通讯模块，所以该仿真装置可以实时地把测定的数据(仿真装置内各点测得的有毒有害气体成分及浓度，测定尾气尘粒的粒径、扩散范围、尾气颗粒物)传输到计算机装置中并保存记录，另外该实验系统可以把一段时间内的气体扩散分布呈像传输到电脑端，以便于分析尾气尘粒污染与有毒有害气体扩散分布的时空演化规律。

本发明仿真实验系统结构简单、布局合理、便于调节。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统的结构示意图；

图2为本发明用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统的前视图；

图3为本发明用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统的侧视图；

图4为本发明玻璃罩体、检测装置及检测探头部分的前视结构示意图；

图5为本发明玻璃罩体、检测装置及检测探头部分的侧视结构示意图；

图中：1、计算机装置，2、玻璃罩体，3、检测装置，4、数据传输管道，5、尾气净化处理装置，6、风机，7、燃油发动机，8、检测探头。

具体实施方式

本发明提出了一种用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统及实验方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

结合图1至图3所示，一种用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验系统，其包括计算机装置1、玻璃罩体2、检测装置3、数据传输管道4、尾气净化处理装置5、风机6、燃油发动机7及检测探头8，其中，计算机装置1依次与燃油发动机7、风机6相连，风机设置有两台，分别位于玻璃罩体2的前端和后端，玻璃罩体2，其为立体拱形，其材质为加厚玻璃，密闭完好，用于模拟矿井巷道。风机转速±6000(r/min)(此处正负号代表气流方向)。依次连接的计算机装置、燃油发动机和风机，便于进行更为精准的调节，从而使实验结果更加真实，高度还原巷道内部的情况。

上述的燃油发动机7为小型发动机，如型号为：ty6100qfb、ty6121zlqfb02(a)或ty4100qfb；上述的风机6为小型风机，如型号为dpt25-150a。

数据传输管道4位于玻璃罩体的上方并延伸至左右两侧，其形状也是拱形，用于传输数据，该数据传输管道4的直径优选为0.5米。

检测装置3位于玻璃罩体2的外侧，用来检测玻璃罩体内污染物成分、浓度、扩散分布等情况，在每个检测装置内均置有通讯模块，每一个通讯模块都能够与操控仿真计算机装置1信息交换。

上述的燃油发动机7的转速为0-9000(r/min)，燃油发动机7的底部设有安装台，仿真安装台高度可调节可旋转且与玻璃罩底部的垂直距离为0.3-0.5米。预设发动机排气管朝向巷道中央，以便更有针对性的模拟矿用燃油车。

结合图4和图5所示，更进一步的，上述的检测探头8安装在玻璃罩体顶部以及侧面，根据各个检测装置的功能分别记录并保存。例如测定罩体内燃油车尾气尘粒污染物和有毒有害气体的浓度，燃油车尾气污染物的成分，以及对尾气物放物的扩散分布呈像，测定尾气尘粒的粒径、扩散范围、尾气颗粒物、扩散规律。其中，玻璃罩体顶端的检测探头分别为气体流速传感器探头、尾气分析检测探头、固定式连线记录烟气分析探头；气体色谱检测探头和颗粒物收集分析探头在玻璃罩体的顶部及侧面均有分布。

上述的尾气净化处理装置5位于玻璃罩体2的尾部，具体的，在该实验系统的末端有一根空腔式结构的管子与尾气净化处理装置相连。在实验结束后，开启前端风机，把实验系统内的残余气体压入到尾气净化处理装置中，对污染物进行催化、净化处理，再排出装置。

上述尾气净化处理装置中进行净化，具体如采用催化剂或吸附剂对其进行处理，测定达标后再排放。

本发明仿真实验系统，首先开启气体色谱检测探头、固定式连线记录烟气分析仪探头、颗粒物收集分析仪探头，然后启动燃油发动机，检测燃油发动机在不同转速区间时发动机排出污染物的扩散规律和成分；还可以操控风机，通过计算机装置来调试风机的不同风速从而模拟矿山燃油车辆顺风逆风状态。一方面利用数据采集装置对矿井巷道仿真实验装置内的气体流速进行收集；另外每隔一段时间对矿井巷道仿真实验装置内污染物扩散分布的图像取样，并利用烟气分析、颗粒物收集分析仪分析矿井巷道仿真实验装置内的气体成分；最后利用搭载的通讯模块传输把收集的数据输出至计算机装置，便于矿山燃油车辆尾气尘粒污染与有毒有害气体扩散规律的研究。

结合上述仿真实验系统，对本发明用于测定矿山燃油车辆尾气仿真实验方法做详细说明，其具体包括以下步骤：

首先开启系统电源，保证系统各检测模块和计算机装置正常运转，然后通过计算机装置来操控燃油发动机达到不同的转速，再调试风机，使仿真实验系统内的风速达到现场的真实水平；

随后测定该时刻湍流稳定后尾气尘粒污染与有毒有害气体扩散分布状态、成分、浓度、测定尾气尘粒的粒径、扩散范围、尾气中含有的颗粒物；

最后根据扩散分布呈像的先后研究相关气体颗粒物扩散分布的时空演化规律。

本发明仿真系统还可以向发动机预加入示踪气体，以便针对某一种成分的扩散规律进行更加精确的研究。利用示踪气体，针对矿山燃油车辆排放污染物的成分气体示踪，测定气体中尾气尘粒污染与有毒有害气体的时空演化规律，并通过通讯模块，把示踪气体扩散分布呈像实时传输到计算机装置，以便于下一步的分析和研究。最后，利用风机把仿真实验的气体压送到尾气净化处理装置，利用尾气净化处理装置内的试剂和吸附包净化有毒有害气体污染物，再把其余气体排出装置，气体污染物经过催化处理后再排到外界，确保实验的无害化、健康化、绿色化。

本发明仿真实验系统可以实时地把测定的数据(仿真实验系统内各测点测得的有毒有害气体成分及浓度，测定尾气尘粒的粒径、扩散范围、尾气颗粒物)传输到计算机装置中并保存记录，另外该仿真实验系统可以把定时间内装置内的气体扩散分布呈像传输到计算机装置，以便于分析尾气尘粒污染与有毒有害气体扩散分布规律。

本发明未述及的部分借鉴现有技术即可实现。

需要说明的是，本领域技术人员在本发明的启示下所作出的等同替换均应当在本发明的保护范围内。