采煤機截割部噴霧降塵裝置的優化設計

靳建川

（山西陵川崇安關嶺山煤業有限公司，山西 晉城 048313）

1 工程概況

山西陵川崇安關嶺山煤業井下工作面主要采用MG300/730-WD 型和MG-150/350WGH 型采煤機，截割部產生的粉塵濃度高達3500～4500 mg/m3，最高達7500 mg/m3。該煤礦兩種采煤機截割部全部采用噴霧降塵。最近兩年，隨著科技的發展，噴霧降塵裝置自動化程度低的問題顯現出來了，水閥開關需要人工進行手動操作，增加了設備工作的安全隱患和成本，同時，粉塵濃度降低幅度還無法完全達標。針對采煤機截割部噴霧降塵裝置存在的問題，決定對其進行優化改造處理，進一步提高裝置的降塵效果，提高設備工作的自動化程度。

2 噴霧降塵裝置改造設計的總體方案

關嶺山煤業各采煤機截割部主要采用噴霧降塵裝置進行水包煤模式的降塵作業，對噴霧降塵裝置的優化主要是從噴霧流量、噴霧粒徑、噴霧射程、噴霧覆蓋面積進行考慮。優化方案如下：（1）噴霧降塵裝置的自動控制組件采用PLC 控制器，采集截割部電動機的運行參數，并以CAN 總線通信傳送給PLC 控制器；增加手動/自動控制水閥。（2）增加GY-106 高壓壓力傳感器，實時對水管壓力進行檢測；電流信號遠程傳輸在4～20 mA。（3）增加GC1000J 型粉塵濃度傳感器，實時對截割部區域粉塵濃度進行檢測。該粉塵濃度傳感器采用激光散射原理可對井下粉塵濃度進行快速、準確測量，測量范圍在0.1～10 000 mg/m3，相對誤差<15%。優化總體方案如圖1。

圖1 噴霧除塵裝置優化總體方案設計

3 噴霧降塵裝置改造設計過程分析

3.1 噴霧除塵裝置狀態圖設計

為有效提高噴霧除塵裝置的工作效率，將裝置的狀態設計為開機、運行、配置、點噴、全噴5種狀態，全部都采用PLC 控制器實施邏輯控制。工作狀態邏輯圖如圖2。當噴霧除塵裝置通電后，裝置就進入開機的初始狀態當中，再通過按鍵操作進入到“運行”“配置”“全噴”“點噴”四種狀態下。在“配置狀態”模式下，能夠對裝置的點噴時間、全噴時間、噴霧方向、噴霧流量的參數進行設置。

圖2 噴霧除塵裝置工作狀態邏輯示意圖

3.2 噴霧除塵裝置自動控制過程設計

噴霧除塵裝置改進優化后，具有人工手動和自動控制兩種模式，自動化控制模式由PLC 控制器完成，其工作流程如圖3。

圖3 裝置自動控制流程示意圖

噴霧除塵裝置通電后，按下“啟動”按鈕，PLC 控制器進行延時啟動檢測，對采煤機截割部電動機和噴霧除塵裝置水壓等相關參數進行檢測，達到設定值方可啟動采煤機進行正常作業。這時聯動的噴霧除塵裝置設備也正確作用，實現噴霧除塵。

噴霧除塵裝置工作過程中，PLC 控制器實時檢測噴霧除塵狀態的水壓情況是否表現正常。當某一時刻，檢測到水壓值參數小于事先設定的安全閾值，控制系統發出指令，采煤機及噴霧除塵裝置停止工作，同時進行故障報警的預警操作，及時讓工作人員進行處理。另處，PLC 控制器實時檢測采煤機設備電動機電壓、電流參數是否正常，如檢測到電動機電壓、電流參數不正常，控制系統同樣會發出指令，采煤機及噴霧除塵裝置停止工作，同時進行故障報警的預警操作，及時讓工作人員進行處理。

4 實踐應用及效果分析

改進優化后的噴霧降塵裝置研制后，在關嶺山煤業15207 工作面MG300/730-WD 型采煤機上機組與司機位置處進行了安裝調試，應用于采煤機截割部的降塵工作。利用紅外線感應遙控噴霧系統對噴霧降塵裝置改造前后15207 工作面各位置的粉塵濃度進行檢測，檢測結果見表1。

表1 15207 工作面采煤機截割部噴霧降塵裝置改進優化前后情況表

由表1 知，噴霧降塵裝置改進優化應用后，其在機組位置處、司機位置處的總粉塵濃度分別為148.16 mg/m3、144.54 mg/m3，呼吸性粉塵濃度分別為30.50 mg/m3、21.42 mg/m3，對比改進優化前的數據，粉塵濃度有了明顯降低。轉載位置處至回風流位置處粉塵濃度有一定幅度的降低。噴霧降塵裝置改進優化后對比改進優化前，總粉塵降塵率提高20.4%～43.1%，呼吸性粉塵降塵率提高25.7%～56.4%，噴霧降塵裝置改造優化項目較為成功。