淺析智能噴霧抑塵系統(tǒng)在露天礦山的應(yīng)用

胡 軍，黃左超

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南文山 663000）

1 露天礦山智能噴霧抑塵技術(shù)方案的探索與制定

首先對粉塵產(chǎn)生條件以及特性進(jìn)行分析。都龍錫礦1065廢石進(jìn)料平臺是整個(gè)膠帶運(yùn)輸工段的起點(diǎn)和源頭，整個(gè)膠帶運(yùn)輸工段每天的計(jì)劃工作時(shí)間為20 h，運(yùn)輸量約為2400 t/h，廢石都將由燃油礦車運(yùn)輸以及傾倒在1065 平臺的破碎機(jī)入口，設(shè)備工作量繁重，礦車聚集于此往來頻繁，此處為礦車采、裝、運(yùn)、卸造成粉塵最為嚴(yán)重的地點(diǎn)，粉塵抑制很重要。

前期采用的抑塵方案為使用TR100、TR60 等型號灑水車對此地點(diǎn)進(jìn)行灑水降塵作業(yè)，但灑水車裝載水量有限，且存在經(jīng)濟(jì)成本較高、工作不及時(shí)，無法保證降塵的時(shí)效性等缺點(diǎn)。因此，應(yīng)針對性地設(shè)計(jì)一個(gè)降塵方案且滿足以下3 項(xiàng)技術(shù)要求：

（1）工作時(shí)效性強(qiáng)。在礦車卸料揚(yáng)起粉塵的時(shí)候工作。

（2）覆蓋面廣。系統(tǒng)工作范圍應(yīng)覆蓋礦車卸料區(qū)域，全面有效抑塵。

（3）成本低。系統(tǒng)工作的經(jīng)濟(jì)成本應(yīng)優(yōu)于燃油驅(qū)動的灑水車。

基于上述技術(shù)要求，首先確定卸料口的區(qū)域范圍，其次確定系統(tǒng)的工作區(qū)域，再加裝智能控制設(shè)備，解決實(shí)時(shí)控制的需求。具體設(shè)計(jì)方案如下：

采用DN100 水管沿物料進(jìn)料口一側(cè)路旁鋪設(shè)，環(huán)繞卸料口，上連360°旋轉(zhuǎn)壓力式噴霧灑水器，并在主水路出口加裝遠(yuǎn)程電磁閥門控制整個(gè)系統(tǒng)。控制邏輯：閥門收到信號（時(shí)間信號或是中控室給出的電磁信號）打開，主水管連接的壓力式噴霧灑水器受到水流壓力開始工作。系統(tǒng)俯視圖見圖1。

圖1 噴霧抑塵系統(tǒng)俯視圖

2 智能噴霧抑塵技術(shù)在露天礦山應(yīng)用的目標(biāo)

智能噴霧抑塵項(xiàng)目完成后應(yīng)滿足以下目標(biāo)：

（1）控制邏輯簡單實(shí)用，便于日常維護(hù)檢修，對于卸料口以及礦車進(jìn)場處等粉塵多發(fā)處進(jìn)行重點(diǎn)灑水降塵。

（2）項(xiàng)目工程因地制宜，整體施工費(fèi)用低，同時(shí)節(jié)約人力、燃油、設(shè)備檢修維護(hù)等費(fèi)用的支出，綜合效益顯著，能夠大幅改善工作環(huán)境，提升礦車傾倒物料效率以及員工健康水平。

（3）可推廣性強(qiáng)，抑塵系統(tǒng)工藝簡單實(shí)用，具備普適性和可移植性，可以在其他需要的場地設(shè)計(jì)相似的噴霧抑塵系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)主要器材選型和項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)

智能遠(yuǎn)控電磁閥作為智能噴霧抑塵系統(tǒng)的核心部件，其選型為整個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的重中之重，在此項(xiàng)目中選定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為億米基SND-Z 智能型非侵入式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該裝置集絕對編碼技術(shù)、傳感器技術(shù)、總線控制技術(shù)、紅外遙控技術(shù)、液晶顯示、磁控開關(guān)等多種控制技術(shù)于一體，在實(shí)際應(yīng)用中能夠適應(yīng)多種場景，能夠使用多種控制模式，且防護(hù)等級為IP68，防爆標(biāo)志為ExdibⅡBT4和ExdibⅡCT4，具有較好的防護(hù)性能；電機(jī)為短時(shí)工作制，額定運(yùn)行時(shí)間為15 min，既滿足降塵所需，又能保護(hù)電機(jī)。

選用DN100 水管鋪設(shè)道路側(cè)，并在主水管上連分支水路，連接360°旋轉(zhuǎn)壓力式噴霧灑水器，在主水路上連接截止閥，控制水路通斷。

閥門上安裝SND-Z 智能型非侵入式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，安裝前檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸、法蘭和選用的閥門是否匹配，三爪連接的輸出軸與被動軸軸向應(yīng)留有1～2 mm 間隙，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門的連接法蘭表面應(yīng)清洗干凈。安裝過程中確保執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門對中，避免敲打和振動，不施加任何作用力。

安裝完成后需對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行電氣連接，接線前要仔細(xì)檢查電源電壓是否與執(zhí)行機(jī)構(gòu)銘牌上的標(biāo)稱相符，將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)通電之后，開始進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的架設(shè)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場總線通信遵循Modbus 總線通信協(xié)議。現(xiàn)場總線構(gòu)成控制系統(tǒng)如圖2 所示。

圖2 現(xiàn)場總線構(gòu)成控制系統(tǒng)

將現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)與中控室電腦連接后進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，其中包括：

（1）行程參數(shù)設(shè)定。行程參數(shù)設(shè)定的數(shù)字為絕對編碼電子行程控制器提供的數(shù)字，在閥門全行程中為唯一值。

（2）行程開、關(guān)向參數(shù)設(shè)定。現(xiàn)場將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)向分別向開向、關(guān)向運(yùn)行，行程設(shè)定頁面上方當(dāng)前開度數(shù)字不斷變化，到達(dá)用戶認(rèn)可的全關(guān)位置時(shí)，以此為依據(jù)設(shè)置開、關(guān)度。

（3）遠(yuǎn)程方式設(shè)定。設(shè)定為雙線開方式，可實(shí)現(xiàn)閥門兩根線、單個(gè)干接點(diǎn)控制，接點(diǎn)閉合時(shí)打開，斷開時(shí)關(guān)閉。

（4）設(shè)置緊急自保。緊急自保在斷開、現(xiàn)場、遠(yuǎn)程控制狀態(tài)下皆可用，并且會忽略電機(jī)熱保護(hù)故障，控制優(yōu)先級為最高。

（5）通信設(shè)置。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)支持Modbus RTU 總線通信方式進(jìn)行狀態(tài)反饋與控制，根據(jù)中控控制所需設(shè)置地址號，并設(shè)置波特率（可選波特率有4 組“38400、19200、9600、4800”）。

當(dāng)全部參數(shù)設(shè)置完成之后，即可將主水路通水，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)通電，將系統(tǒng)投入試驗(yàn)并使用。

4 應(yīng)用效果

（1）抑塵效果。項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成之后落地實(shí)施，從主水管分支出的旋轉(zhuǎn)壓力式噴霧灑水器噴射水霧的距離和范圍均可滿足實(shí)際要求，對卸料口多發(fā)粉塵的現(xiàn)象有所控制。

（2）控制方式。電磁閥可以設(shè)置兩個(gè)控制方式：就地設(shè)置工作時(shí)間和間歇時(shí)間，以及從中控室引出一根信號線控制。兩種控制方式分別滿足兩種工作場景的需求：在設(shè)備檢修或是堆料場料位即將滿溢時(shí)，礦車往來時(shí)間不定且頻率較低，此時(shí)可以由中控室實(shí)行遠(yuǎn)程控制，通過平臺攝像頭了解往來礦車的實(shí)時(shí)情況，根據(jù)實(shí)際情況控制系統(tǒng)的開關(guān)；當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，礦車下料頻率較為恒定且頻繁，此時(shí)可將控制模式轉(zhuǎn)為就地時(shí)間控制。針對兩種情形分別設(shè)計(jì)的模式，避免了水資源的浪費(fèi)，減輕了中控操作的負(fù)擔(dān)。

（3）經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目建設(shè)過程中沒有停止設(shè)備的運(yùn)行，施工耗時(shí)12 d，整個(gè)項(xiàng)目共用DN100 型管300 m，項(xiàng)目建成后，系統(tǒng)每運(yùn)行1 h 可節(jié)省TR100、TR60 等型灑水車調(diào)度使用的平均費(fèi)用2040 元。

5 積極意義

通過此項(xiàng)目的研發(fā)，為實(shí)現(xiàn)開采運(yùn)輸科學(xué)化、資源利用高效化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)保化、礦山環(huán)境生態(tài)化所做出的技術(shù)努力，將“綠水青山就是金山銀山”的兩山理念貫徹實(shí)施于礦產(chǎn)開發(fā)利用的全過程，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的和諧統(tǒng)一。總體來說，該系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際，適應(yīng)場景多樣，是一種經(jīng)濟(jì)、高效、簡便、易行的抑塵方法，可帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境、社會效益。