EJM340/4-2掘錨一體機(jī)水冷卻噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王佃武

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

EJM340/4-2掘錨一體機(jī)集截割、裝載、運(yùn)輸、行走、錨護(hù)于一體，在煤巷掘進(jìn)中應(yīng)用極為廣泛。EJM340/4-2掘錨一體機(jī)總裝機(jī)功率742 kW，行走、截割、裝載、運(yùn)輸、泵站均為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，考慮空間布置，選用的都是體積較小的水冷電機(jī)。在掘進(jìn)工作時(shí)，截割滾筒高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，并時(shí)有火花伴隨。因此，在EJM340/4-2掘錨一體機(jī)上配置水冷卻噴霧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的冷卻及降塵。

1 EJM340/4-2掘錨一體機(jī)水冷卻噴霧系統(tǒng)

1.1 水冷卻噴霧系統(tǒng)工作原理

水冷卻噴霧系統(tǒng)（圖1）工作原理：系統(tǒng)總水管經(jīng)球閥1進(jìn)入反沖洗過濾器2，流出分為兩路：第一路經(jīng)加壓水泵、控制閥8、減壓閥10、流量表11、流量開關(guān)12后至截割電機(jī)和裝載電機(jī)，2個(gè)截割電機(jī)串聯(lián)連接，2個(gè)裝載電機(jī)也是串聯(lián)連接，冷卻水經(jīng)噴嘴噴出，加壓水泵啟動(dòng)和控制閥8開啟由液壓系統(tǒng)控制。第二路經(jīng)減壓閥5、液壓系統(tǒng)冷卻器后至泵站電機(jī)、除塵系統(tǒng)內(nèi)噴霧、輸送槽噴霧。水經(jīng)泵站電機(jī)后至鉆箱。在正常工況下，掘錨機(jī)行走工況較少，發(fā)熱也較少，因此，只在掘錨機(jī)長距離行駛時(shí)（如掘錨機(jī)下井、升井、更換工作面等）對行走電機(jī)和變頻器進(jìn)行冷卻，冷卻水流入大氣，由球閥9進(jìn)行控制。因?yàn)槭情_放式冷卻，冷卻效率較高。

為了控制割煤時(shí)摩擦產(chǎn)生的火花及煤塵，掘錨一體機(jī)設(shè)置截割噴霧、鏟板噴霧、輸送槽噴霧，其上裝有噴嘴，噴嘴為74°空心錐類型，此類噴嘴通過進(jìn)氣口與旋流腔相切。壓力水進(jìn)入旋流腔，旋轉(zhuǎn)的水在離開噴嘴口時(shí)形成一個(gè)空心錐形水環(huán)，進(jìn)而錐形擴(kuò)散、霧化，霧狀水粒吸附粉塵使之沉淀，以達(dá)到降塵效果。截割噴霧、鏟板噴霧、輸送槽噴霧噴出的水霧簾與滾筒前方的煤壁、左右煤壁形成一封閉空間，將截割產(chǎn)生的粉塵封閉起來，負(fù)壓濕式除塵器將封閉空間內(nèi)的含塵氣體吸走，通過除塵器內(nèi)噴霧形成的水幕，捕捉氣流中的粉塵，濕潤氣流通過風(fēng)機(jī)向掘錨一體機(jī)后部排出，從而達(dá)到濕式除塵效果。

圖1 水冷卻噴霧系統(tǒng)

1.2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)要求截割噴霧壓力≥2 MPa，空心錐噴嘴在2 MPa壓力時(shí)噴水量為2.7 L/min，截割和鏟板噴嘴數(shù)量為24個(gè)，因此最小水量時(shí)64.8 L/min。輸送槽和除塵內(nèi)噴霧壓力≥0.5 MPa，共9個(gè)噴嘴，最小水量需11.7 L/min。鉆箱進(jìn)水量≥15 L/min，共需90 L/min。因此，系統(tǒng)總進(jìn)水要滿足所有噴嘴在最小壓力時(shí)的噴水量為167 L/min。由于個(gè)別礦井存在水壓不足的情況，因此在截割噴霧上設(shè)置帶有安全閥和蓄能器的增壓系統(tǒng)，以保證噴嘴噴霧壓力≥2 MPa，安全閥7設(shè)定壓力3 MPa，蓄能器充氮壓力1.5 MPa，用于穩(wěn)定噴霧壓力。在系統(tǒng)進(jìn)水處設(shè)置反沖洗過濾器2，過濾精度200 μm，保證整個(gè)系統(tǒng)的清潔。在反沖洗進(jìn)出口有壓力表，進(jìn)口壓力為礦井所提供水的水壓，進(jìn)出口水壓表壓力顯示差距較大時(shí)，說明反沖洗過濾器有堵塞，需要清理。反沖洗過濾器出口設(shè)安全閥通大氣，設(shè)定壓力2.5 MPa。增壓水泵出口設(shè)2.2 MPa減壓閥10，保證此路壓力＜2.2 MPa。

1.3 系統(tǒng)的控制、報(bào)警、保護(hù)

當(dāng)掘錨一體機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)工作時(shí)，水冷卻噴霧系統(tǒng)也隨之啟動(dòng)。截割、鏟板噴霧以及增壓水泵與截割滾筒聯(lián)動(dòng)。啟動(dòng)截割時(shí)，液壓系統(tǒng)信號油將增壓水泵和控制閥8開啟，增壓后的水經(jīng)流量計(jì)11和流量開關(guān)12，流量計(jì)用來觀察此路水流量，當(dāng)流量＜66 L/min時(shí)，流量開關(guān)將信號傳出，截割與裝載電機(jī)將被強(qiáng)制停機(jī)。截割和鏟板噴嘴處分別裝有壓力傳感器13，14，壓力＜2 MPa時(shí)強(qiáng)制停止截割滾筒。運(yùn)輸槽噴霧和除塵內(nèi)噴霧分別與運(yùn)輸電機(jī)和除塵電機(jī)聯(lián)動(dòng)。增壓水泵入口有壓力傳感器3，當(dāng)增壓水泵進(jìn)口壓力＞2.2 MPa時(shí)，增壓系統(tǒng)不需要工作也能滿足噴嘴所需壓力，壓力傳感器3將信號傳出，切斷增壓系統(tǒng)電磁閥。

2 影響系統(tǒng)性能的因素及處理措施

（1）由于煤礦水質(zhì)不好，經(jīng)常造成系統(tǒng)的堵塞而導(dǎo)致冷卻效果不佳、噴霧不足。進(jìn)水處有反沖洗過濾器，要求每班工作前進(jìn)行沖洗，嚴(yán)重時(shí)更換反沖洗過濾器濾芯。

（2）污垢堵塞噴嘴，可用針狀物體將污垢捅出，長時(shí)間工作后，噴嘴錐口和內(nèi)流通道磨損，影響噴霧的流量、壓力和噴霧形狀，此時(shí)噴嘴需要更換。

（3）系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行后，在電機(jī)水道、液壓系統(tǒng)冷卻器產(chǎn)生水垢，造成冷卻效率下降，需要定期清理。

（4）水路元件彈簧上的水垢會(huì)導(dǎo)致閥芯不復(fù)位，造成安全閥、減壓閥壓力不準(zhǔn)確，控制閥不能可靠地開關(guān)，因此，需要定期檢查系統(tǒng)壓力，功能，必要時(shí)可更換水閥彈簧。

3 結(jié)語

EJM340/4-2掘錨一體機(jī)于2018年8月在涼水井煤礦順利完成工業(yè)性試驗(yàn)，累計(jì)掘進(jìn)巷道1780 m。水冷卻噴霧系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，冷卻、噴霧、除塵效果良好，保障了良好的整機(jī)性能，為煤礦工人提供了健康的工作環(huán)境。