掘進機水系統分析

王法冬　左　奪（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110000）

掘進機水系統分析

王法冬左奪
（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110000）

摘要：本文介紹了掘進機冷卻系統、高壓水除塵系統、噴霧系統構成的水系統總成，分析了各部分結構和原理，闡述了水系統的重要性，展望了其發展方向。

關鍵詞：高壓水除塵系統；噴霧系統；冷卻系統

1　掘進機水系統

1.1掘進機水系統的作用

掘進機水系統是掘進機正常運行和延長使用壽命的重要保障，作為掘進機的重要組成部分卻容易被人們忽視，部分用戶甚至屏蔽水系統進行掘進，由此帶來嚴重后果。我公司生產的EBZ200掘進機水系統由冷卻系統和噴霧系統，高壓除塵系統組成。其作用主要有：

（1）冷卻液壓油，維持整機熱平衡，穩定油箱溫度，保障液壓油在最適溫度下工作；

（2）冷卻掘進機主截割電機，防止電機高溫損壞，頻繁報警停機；

（3）噴霧系統在掘進機截割工作時能有效的吸收周圍浮塵同時降低有害氣體濃度；

（4）截割頭高壓水除塵系統實現降塵滅弧。

1.2掘進機水系統的管路構成

外來水從井下輸水管道通過掘進機總進水球閥進入反沖洗過濾器，經過濾后分成兩路，一路直接通往截割頭懸臂段布置的噴水座，由文丘里噴嘴噴出。另一路經減壓閥減壓后分為兩路，一路進入板翹式冷卻器、蛇形管冷卻器冷卻液壓油后，經增壓泵加壓后進入懸臂段，由截割頭噴出；另一路進入截割電機完成冷卻后經截割頭噴霧水座噴出。

2　高壓水除塵系統

掘進機通過鉆削和銑削的方式進行巷道掘進，在截齒與煤巖的切削和碰撞、煤巖的轉運過程中，產生大量的粉塵，嚴重影響礦工身體健康和井下施工安全。高壓噴霧系統將經水泵增壓后的高壓水送至截割頭，通過截齒根部噴嘴噴出，直接起到降塵的作用，同時也可以對截割過程中產生的火花起到一定的抑制作用。一般縱軸式截割機構的截割臂很長，如何將壓力水較好地引入旋轉中的截割頭內是很重要的，因為它直接影響著旋轉密封的壽命及系統可靠性。

圖1　截割機構簡圖

EBZ200掘進機配水方式結構簡單，如圖1所示的截割機構簡圖。高壓水由靠近截割頭的懸臂段引入，經旋轉主軸上的徑向孔和中心孔進入截割頭內的水道，由噴嘴噴出。這種配水方式的主要優點是結構簡單，引入壓力水較方便；其缺點是由于主軸的強度及結構要求，主軸軸徑較粗，旋轉密封直徑大，線速度高，磨損較快。該配水方式主要應用在我公司的EBZ160、EBZ200、EBZ240等機型。

3　噴霧系統

噴霧噴嘴布置在截割頭后的懸臂工作臂上，噴出的水霧擴散后包圍截割頭形成水幕，封閉工作面落煤區。使突破內噴霧的粉塵繼續被捕捉，有效阻止粉塵的擴散。大大改善掘進工作面的空氣質量，降低巷道粉塵濃度。

本單位掘進機配備文丘里噴霧器作為引射噴霧裝置，文丘里噴霧器流量大，對于大面積降塵效果明顯。文丘里噴霧器結構簡單，由中空錐形腔體和噴嘴構成，當外來水經噴嘴霧化噴出后，在其腔體內形成一個負壓空間，周圍的浮塵隨著空氣一起進入腔體，與水霧結合后沉降。同時實現了既吸收了周圍浮塵又降低了有害氣體濃度。

4　掘進機冷卻系統

掘進機主要動力源截割電機和泵站電機會隨工作時長和負載增加而產生溫升，需要及時其進行冷卻，避免電機內部的絕緣材料由于高溫而炭化變質，導致電機損壞影響整機運行。液壓系統運行時，30%的功率損耗會以熱能的形式散發，長時間的運行，會使液壓系統積累大量的熱量產生高溫，加速液壓油的氧化和泵、閥密封件的損壞，并加速液壓泵、執行機構和閥等液壓元件的磨損。

為保證掘進機正常運轉和延長使用壽命，對液壓系統和主要電機進行冷卻控制溫升是十分必要的。掘進機的冷卻系統以水冷為主，部分電機采用風冷的方式進行冷卻。本單位所生產的掘進機，除泵站電機采用風冷冷卻外，截割電機、液壓系統均采用水冷方式進行冷卻。同時，由于冷卻系統的元件普遍承壓能力較低，冷卻系統所用水路需單獨設置減壓閥和安全閥，以保證整個冷卻系統安全工作，避免冷卻器被高壓水擊穿，導致電機損壞和液壓系統故障。

結語

近些年我國煤礦掘進技術仍是以機械破碎為主要手段，水系統在整個掘進設備當中還只是一個輔助系統。但其在保護設備正常運轉、降低粉塵濃度、抑制火花避免火災等方面的作用是不可替代的。現在隨著高壓水射流輔助切割技術的發展，水系統在掘進設備中的重要性也將進一步提高。

參考文獻

[1]段鐵．淺析掘進機水系統[J]．科技創新導報， 2009（01）．

[2]煤炭工業部生產司開拓處．掘進機選型手冊[M]．北京：煤炭工業出版社，1989．

[3]嚴萬生，陳敬開．煤炭采掘機械一條龍專集[M]．北京：煤炭工業出版社，1992．

中圖分類號：TD421

文獻標識碼：A