大型礦用挖掘機通風除塵裝置優化設計

李勇超

（太原重工股份有限公司礦山設備分公司， 山西 太原 030024）

引言

礦用挖掘機生產效率高、運行可靠，廣泛運用于露天礦山的采掘和剝離工作。通風除塵裝置是礦用挖掘機重要組成部分，主要是把露天礦山現場外部過濾成干凈的空氣引入設備內部，通過循環把設備內部熱量帶到設備外部，從而保證設備電器柜、減速機等裝置能夠穩定、高效的工作[1]。

1 通風除塵裝置存在的問題

通風除塵裝置主要用于大型礦用挖掘機的通風、清潔和散熱作用。現場反映礦用挖掘機電氣室在天氣溫度超過35 ℃的時候容易引起電氣室過熱現象。電氣室超溫會引起電器柜報超溫故障，超溫故障會引起設備斷電立即停機。如果設備經常立即停機會造成設備制動器頻繁使用，壽命縮短；如果制動器失靈甚至可能會造成設備失控現象。因此解決電氣室溫度過高現象對整個設備而言至關重要。

2 濾筒除塵裝置結構特點

大型礦用挖掘機目前主要使用的是濾筒除塵裝置，濾筒通風除塵裝置是市場上一種成熟的系統，廣泛應用于礦山、造船等行業。

濾筒除塵裝置主要由除塵器底座、集風罩、過濾濾筒、反吹清灰系統、自動排塵系統、風機、電氣控制系統以及壓氣系統等組成。

正常工作時，含塵空氣從除塵器上部集風罩進入除塵器內，經過過濾筒，風機從濾筒芯部將潔凈空氣吸入機棚和電氣室內部，含塵空氣中的粉塵則被擋在濾筒外部；為保證濾筒干凈，有足夠的風量通過濾筒，設置了一套自動的濾筒清灰系統。清灰動作時，高壓空氣經文氏管對濾筒進行反吹清灰操作。脈沖反吹清灰系統由文氏管、電磁閥、壓差表等組成。清灰完畢后，灰塵會自動落到螺旋輸送機的集灰塵漏斗中，然后通過螺旋輸送機被自動排到設備的外部，如圖1 所示。

圖1 濾筒除塵原理及裝置

目前，過濾除塵裝置由于其過濾精度高、自動化和智能化程度高，清潔空氣進入電氣室后降低了整個電氣設備的故障，受到各個礦山用戶的廣泛好評。

3 存在問題的理論分析

礦用挖掘機通風除塵裝置主要由三臺除塵風機組成，其中兩臺由風道通往電氣室，一臺通往機棚。通往電氣室的風量通過電器柜，由電氣室軸流風機排到機棚內部，給機棚散熱，如圖2 所示。

要解決電氣室溫度過高的問題，首先要確保系統各個環節能夠正常工作，從而保證設備通往電氣室和機棚的風量足夠。通往電氣室電器柜的風量足夠是解決電器柜溫度過高問題的關鍵。

根據通風房間的熱平衡，當室內散熱量及通風量一定時，室內空氣會在某個溫度點達到平衡，室內溫度相對于環境溫度升高△t，反之，為保證室內一定的舒適度而確定△t 時，通風量Q 也隨之被確定[2]。

式中：c為空氣比熱；ρ 為空氣密度；∑H 為總發熱量。

因此電氣室內電氣柜風量是否足夠是電氣室散熱好壞最主要的因素。

使用風速儀測試通往電氣室和機棚的通風量，風速測試依據為GB/T 10178—2006《工業通風機現場性能試驗》，風速測量方法為網格法，如圖3 所示。

圖3 風量測試示意圖

4 現場測試及分析

首先對通風除塵裝置各個環節進行排查，各個子系統均能正常使用，保證了系統正常運行，然后開始測試風量。根據行業標準對通風除塵出風量進行了測試，同時對電氣室側壁軸流風機過風量進行了測試，測試具體數據如下表1、表2 所示。

從上述現場測試數據可以看出：主風機通往電氣室和機棚的風量基本能夠滿足理論和設計要求；電氣室的風量能夠滿足要求，但是電氣室軸流風機的風機僅為理論風量的一半，由此可見軸流風機通風量不足可能導致電氣柜過風量不足，影響電氣柜散熱效果。

表1 通風除塵裝置主風機風量 m3/h

表2 電氣室軸流風機風量 m3/h

5 優化設計和現場驗證

根據現場情況，重新對軸流風機進行選型設計，采用符合要求的軸流風機，增大電器柜的過風量。通過現場改造測試，新型軸流風機過風量能夠滿足理論要求，同時經過現場驗證解決了現場電器柜過熱的問題。

6 結論

1）對現場電器柜過熱的問題進行分析，通過對各個環節逐步排查，最終找到問題原因，進行設計優化，得到現場驗證。

2）給出了一套理論計算、現場測試和實驗相結合的解決現場問題體系，為以后分析解決現場問題提供思路和理論依據。