煤礦掘進機內噴霧系統改進方法探究

宋新喜

(同煤國電同忻煤礦有限責任公司)

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煤礦掘進機內噴霧系統改進方法探究

宋新喜

(同煤國電同忻煤礦有限責任公司)

摘要掘進機在使用過程中，如果噴霧系統出現故障，會使得工作環境惡劣，影響作業人員的身體健康。分析了EBZ-160型掘進機內噴霧系統結構和存在的問題，提出了將水路系統改在懸臂段外側，安裝固定軸套和旋轉軸套，避免靜壓水進入懸臂段內；為提高密封件使用壽命，增大了接觸面的硬度和光潔度，裝配時確保軸套軸向間距和旋轉密封件的同心度。改進后提高了掘進機可靠性，確保了使用效果。

關鍵詞掘進機內噴霧系統結構改進

EBZ-160 型掘進機為懸臂式重型掘進機，其主要優點是截割功率高、可掘巷道斷面大、調動靈活、可靠性強，能很好的滿足煤巷、半煤巖巷及軟巖巷道的連續掘進要求[1]。但是，該掘進機在掘進作業過程中，噴霧效果較差，主要表現為內噴霧易堵塞，甚至出現開掘300 m就失效的現象，外噴霧系統則存在壓力低、流量小，噴霧效果不理想等問題[2]，導致了掘進機無法正常使用，因此，需對其進行改造。

1掘進機噴霧系統

1.1掘進機噴霧系統原理

掘進機的除塵方式有噴霧式和抽出式，本文主要分析噴霧式除塵。噴霧式除塵是利用噴霧嘴將一定壓力的水噴出，噴出的水能夠迅速擴散、霧化，空氣中的粉塵會附著在霧化后的水粒表面沉降下來，實現除塵。噴霧式除塵主要有內噴霧和外噴霧[3]。

外噴霧噴嘴安裝在采煤機機身或者相對固定的位置，將水向滾筒、截割頭及煤層噴射，噴出的水擴散并霧化，降低粉塵濃度。外噴霧系統結構簡單、可靠性高、使用壽命長，但是因為噴嘴距離粉塵源比較遠，降塵效果較差。

內噴霧噴嘴安裝在截割頭上，噴嘴按螺旋線形式分布，壓力水通過噴嘴射向截齒，降低空氣中粉塵濃度。因為噴嘴安裝在截割頭上，距離粉塵源近，噴霧效果好，耗水量少。但是噴嘴容易堵塞，供水管路比較復雜。

圖1為EBZ-160型掘進機噴霧系統原理圖。從圖1中可以看出，該噴霧系統由內、外系統組成。外來水通過一級過濾以后，一部分通往噴水架，由霧狀噴嘴直接噴出；另一部分經過二級過濾、減壓、冷卻之后又分為兩部分，一部分通過截割電機后噴出，冷卻電機，另一部分通過水泵加壓后由內噴嘴噴出，冷卻截齒和除塵。通常內噴霧水壓一般為3 MPa，實踐和理論研究證明，最佳霧化效果的水壓為2.8 MPa左右[4]。

圖1　掘進機噴霧系統原理示意

1.2EBZ-160型掘進機內噴霧系統存在的問題

從圖1可以看出，EBZ-160型掘進機內噴霧水路從懸臂端內部穿過，到截割頭上的噴嘴噴出，形成霧化效果實現降塵。為了保證截割主軸的精確性和穩定性，一般懸臂內部都有兩個滾動軸承支撐主軸，且需定期添加潤滑油。由于工作環境惡劣，密封圈容易失效，引起內噴霧系統出現故障。

(1)如果內噴霧系統失效，工作面會產生大量的粉塵煤塵，污染作業環境，且不能有效地冷卻截齒，使截齒壽命大大縮短。

(2)冷卻水與潤滑油混合。如果密封件出現問題，冷卻水進入懸臂段內部與潤滑油混合，影響潤滑油質量，影響軸承的可靠性和使用壽命；冷卻水進入截割電機內部，造成電機漏電、跳閘等故障。

(3)由于密封件處在配水盤和切割主軸旋轉相交處，一旦密封件損壞需要更換或者維修，就必須拆掉整個懸臂段。實際作業時，在井下拆卸懸臂段非常困難，影響生產進度。

(4)該機內噴霧系統還存在元件冗余，故障點多，噴嘴孔徑小易堵塞，水源不凈等缺陷[5]。

2掘進機噴霧系統的改進

2.1水路改進

針對懸臂段內部進水，導致水與潤滑油混合或者電機進水的問題，將水路改在懸臂段的外側，如果發生了漏水，能夠在第一時間及時發現并采取相應的處理措施，避免水進入懸臂段內部，如圖2所示。在懸臂段外部安裝一個固定軸套，軸套上設1個進水孔，能夠直接讓靜壓水進入；另外，在截割頭上安裝一個隨截割頭一起旋轉的軸套，靜壓水通過固定軸套的進水口，再經過內側旋轉軸套的引水孔到達截割頭內，最后從噴嘴噴出，形成霧化效果。

圖2　掘進機噴霧系統結構改造示意

2.2密封改進

為提高密封件使用壽命，保證密封效果，增大接觸面的硬度和光潔度，裝配時保證兩個軸套之間的軸向間距和旋轉密封件的同心度。另外，由于水路在懸臂段外側，應在進口側采取一定的防護，避免落下的煤塊或巖石砸壞系統管路。

2.3改造效果

(1)社會效益。通過對掘進機內噴霧系統的改進，提高了可靠性，確保了使用效果。本方案能夠為其他煤礦和相同類型的機型改造提供參考。

(2)經濟效益。根據規程規定，工作面采掘設備的內噴霧系統如果不能投入使用或效果不好，必須配備其他相應的除塵降塵設備。相比附加設備的投入，改造時需要花費的資金非常少，改造后，也能使設備使用更便利，節省了一定的成本。

改造后的設備投入使用后，切割頭內噴霧霧化范圍半徑可達1 m左右，軸套溫度可以控制在40 ℃左右，基本杜絕了漏水和堵塞現象，使用效果良好。

3結語

通過對EBZ-160型掘進機內噴霧系統結構存在問題的分析，提出了將水路系統改在懸臂段外側，安裝了固定軸套和旋轉軸套，避免了靜壓水進入懸臂段內的問題。軸套溫度可以控制在40 ℃左右，基本杜絕漏水和堵塞現象，使用效果良好。

掘進機內噴霧系統改進后，提高了可靠性，確保了使用效果，且改造資金少，節省了成本，經濟效益顯著。

參考文獻

[1]胡付凱.EBZ260型掘進機內噴霧裝置的改進[J].礦山機械,2014,42(6):148-149.

[2]鄭云龍.掘進機內噴霧系統技術研究[J].煤,2012,21(3):9-10.

[3]殷春雷.掘進機除塵噴霧系統分析[J].科技風,2011(2):226.

[4]陶永芹.EBZ-160型掘進機外噴霧系統的改進[J].淮南職業技術學院學報,2005,5(1):28-29.

[5]李忠,盧進南,謝苗.EBZ-160A型掘進機高壓噴霧系統的設計[J].煤礦機械,2009,30(11):143-145.

(收稿日期2015-09-30)

宋新喜(1985—)，男，工程師，037003 山西省大同市城區南關街道。