矿用自动喷雾洒水降尘装置在井下的应用

发表时间：2023-07-14 03:18:22

（1上海理工大学上海 200093；2.上海师范大学上海 200234）摘要：阐述了矿用机械式和电子式洒水降尘装置的组成及工作原理，分析了几种由水路执行元件、主控箱和传感器组成的电子自动洒水降尘装置的发展过程，在传统喷雾降尘装置的基础上详细地介绍了采掘工作面智能化尘源跟踪洒水喷雾降尘的原理和使用. 引言随着科技的发展，越来越多的煤炭从井下被开采出来，生产环节、通风和安全检测的自动化和机械化程度也随之不断提高，矿井综采工作面、转载点、皮带巷、回风巷等作业场所，不可避免的会产生大量飞扬的粉尘，井下工人的身体健康受到严重威胁，而且一定的浓度粉尘会产生爆炸的风险，因此人们对煤矿粉尘（煤尘和岩尘）的危害性的认识不断加深。随着职业病的高发和对安全生产的危害，国家对矿井粉尘的防治方面提出了很高的要求。在卸煤点、转载点、放煤口、矿井大巷等地方按照煤矿安全规程的要求必须安置除尘风机或洒水降尘装置[1]。由于喷雾洒水降尘技术从实践中看降尘效果较好，还具有简单易行，经济的突出优点，在矿井综合防尘中，是一种行之有效的技术措施。传统的洒水喷雾降尘装置需要手动开启和关闭，带来很大不便；随着技术的发展实现了在井下自动洒水喷雾灭尘，尽管各煤矿采用不同的喷雾降尘技术和自动化方式，然而，总的发展趋势是进一步提高喷雾洒水降尘效果以及喷雾洒水控制实现自动化和智能化。 1 洒水喷雾降尘装置的分类、结构及工作原理根据喷雾洒水降尘装置工作方式的不同，分为机械式喷雾洒水降尘和电子式喷雾栖水降尘装置。这两类喷雾洒水降尘装置的结构和工作原理如下： 1.1机械式洒水降尘装置以机械碰撞作为动力称为机械式喷雾洒水降尘装置[2]，水路元件的开启或关闭是通过传动机构如杠杆或齿轮等直接控制。由于触发喷雾洒水降尘装置的动力源不同，以及安放在不同地点，机械式喷雾洒水降尘装置又分为冲击波式、转动式、车压式、踏板式、吊挂式等。机械式洒水降尘装置动作较为可靠，适应性较强，其主要优点在于结构简单、造价低廉和维护方便。但由于机件经常受到机械碰撞，造成松动或变形，容易磨损传动机构，维修量增加，从长远来看，最终会被其它电子自动洒水降尘装置所替代。 1.2电子式洒水降尘装置随着电子技术的发展，电子式洒水降尘装置得到推广，大量的应用在井下。由于结构和功能的不同，电子式洒水降尘装置分为单一传感器式、联动式和智能网络式三类[2]。 1.2.1 单一传感器式洒水降尘装置如图1所示，单一传感器式降尘装置，主要由一个水路执行元件、一个主控箱、同一类型传感器及其若干管路组成。图1 单一传感器喷雾洒水降尘装置传感器接收外界的信号，转换成电信号，主要传感器种类有：烟雾传感器、温度传感器、粉尘依度传感器、触控传感器、红外线传感器、热源传感器、光控传感器和声控传感器等。主控箱接收传感器输出的电信号，对水路执行元件进行控制，开启或关闭水路阀门，控制水路的通断，水路执行元件中电动球阀和电磁阀在洒水降尘装置应用比较广泛。 1.2.2??联动式洒水降尘装置由两种类型的传感器以上组成的降尘装置称为联动式洒水降尘装置。一般情况下是粉尘浓度传感器配接触控、红外、热释、光控和声控传感器组成联动式降尘装置。联动式洒水降尘装置与单一传感器式相比，不仅节约能源，而且降尘装置智能化。工作时，首先粉尘浓度传感器检测现场的粉尘浓度是否超限，粉尘浓度未超限，则关闭水路执行元件。如果粉尘浓度超限，则开启触控、红外、热释、光控或声控传感器，超限信号输出到主控箱，主控箱开启电动球阀，开始喷雾洒水，当有行人过往时，热释电传感器探测到信号输入主控箱，主控箱关闭电动球阀，停止喷雾洒水；热释电传感器在行人通过洒水区域后，无信号输出，经过一段时间的延迟，继续开启电动球阀，进行喷雾洒水。 1.2.3??智能联网式洒水降尘装置智能联网式洒水降尘装置由PLC或单片机的程序控制，具有存储、参数设置和通讯的功能，是目前矿井中最先进的智能化自动喷雾洒水降尘产品。 2 新型智能联网采煤机尘源跟踪洒水降尘装置在井下的应用采煤机尘源跟踪洒水降尘装置是一种全自动智能化喷雾系统[3]，如图2所示，采煤机割煤时能够自动跟踪产生的粉尘进行自动喷雾洒水，能够从根源上抑制粉尘的产生。图2 采煤机尘源跟踪洒水降尘装置示意图其工作原理如下：在整个综采工作面设置n 个喷雾点，主控制器通过485 通讯线接收采煤机工作移动位置信号，然后发送喷雾命令给分控制器打开相应连接的电动球阀，执行自动喷雾。在采煤机风流方向下方分布很多喷雾点，能够实现自动联合喷雾，很多喷雾点可以形成水幕，在采煤过程中能有效降低产生的粉尘，而且可以通过检测采煤过程中的粉尘量，对喷雾过程中的喷雾点数和方法进行智能设置，来控制其喷水量。 3结语