文/武培林

空氣防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)在綜采工作面的設(shè)計與應(yīng)用

文/武培林

先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對無人工作面來說必不可少，即使是有人作業(yè)的工作面，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)也能很好的掌握井下作業(yè)狀況。同時井下的視頻畫面，可以通過光纖傳輸至地面控制中心，對于提高井下作業(yè)管理，也能起到巨大作用。但由于井下環(huán)境惡劣，尤其是綜采工作面上，采煤機(jī)割煤過程中產(chǎn)生大量的粉塵，加上采煤過程中的噴水，使得井下空氣潮濕，所以視頻攝像機(jī)如果沒有保護(hù)，鏡頭很快就會被灰塵遮擋，使得視頻監(jiān)控的效果大打折扣?？紤]到井下防爆的要求，根據(jù)井下的現(xiàn)實(shí)狀況，設(shè)計一套基于空氣防塵的攝像保護(hù)裝置顯得尤為重要。

一、空氣防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)的原理

空氣防塵保護(hù)就是在監(jiān)控攝像機(jī)的外部加上保護(hù)套，將井下源源不斷的空氣接入保護(hù)套內(nèi)，使得在攝像機(jī)鏡頭的前方始終形成較大的壓差，高壓空氣不間斷的從保護(hù)套吹出，使灰塵無法接近鏡頭，保證清晰的視頻信號傳回井下監(jiān)控主機(jī)。

二、空氣防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.防塵攝像保護(hù)套結(jié)構(gòu)

空氣防塵攝像保護(hù)套結(jié)構(gòu)如圖1。壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣導(dǎo)管1進(jìn)入，再經(jīng)壓縮空氣出口8流出，通過控制前蓋2的松緊，即可以控制空氣的流出量和流出壓力?？蛇m應(yīng)不同環(huán)境下的防塵需要。保護(hù)套采用不銹鋼材料加工，為了防止攝像機(jī)振動，影響視頻信號，需要在內(nèi)部添加阻尼，攝像機(jī)安裝好后，必須將后蓋緊固，以減少振動影響。視頻信號線經(jīng)視頻線出口11接入井下光纖交換機(jī)。最后將視頻信號傳回監(jiān)控主機(jī)。

圖1　空氣防塵攝像保護(hù)套結(jié)構(gòu)圖

2.防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了停機(jī)檢修的需要，以及處理工作面急停故障，需要中斷空氣輸入。為了防止長時間停機(jī)時攝像鏡頭受到煤塵污染，在攝像保護(hù)套的前蓋部位，增加了保護(hù)裝置以保護(hù)鏡頭。

圖2　攝像保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖

保護(hù)裝置利用空氣作為動力，在空氣接入后，空氣經(jīng)進(jìn)氣導(dǎo)管5進(jìn)入氣缸，壓縮空氣推動活塞推桿4，當(dāng)活塞壓力大于彈簧剛度后，活塞克服彈簧剛度向前推移，活塞推桿前端成60°三角形錐面，此與左右蓋倒三角錐面完全相切。推桿前移將左側(cè)蓋1、右側(cè)蓋3頂開，只要空氣不中斷，兩側(cè)蓋始終處于開啟狀態(tài)，攝像機(jī)可以實(shí)時將視頻信號傳回監(jiān)控主機(jī)。當(dāng)中斷空氣源后，彈簧彈力會自動將活塞推桿推回原位，左側(cè)蓋1和右側(cè)蓋3會在自身重力下自動下落閉合。為了能夠更好的防塵，將左右蓋的結(jié)合面設(shè)計成45°角的相切面，保證兩蓋能夠緊密結(jié)合，抑制煤塵侵入，保證鏡頭前鋼化玻璃鏡片免受污染。

3.防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)

將圖1部分和圖2部分焊接為一體，使固定基座與進(jìn)氣導(dǎo)管之間中心線夾角成90°。合成體即為空氣防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)。

4.防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)氣流程結(jié)構(gòu)

空氣導(dǎo)管連接如圖3。壓縮空氣經(jīng)節(jié)流閥1流入，節(jié)流閥1主要是調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力。經(jīng)三通2分為兩路，一路流入攝像保護(hù)套前蓋，保護(hù)鏡頭免受煤塵污染；一路經(jīng)安全閥6進(jìn)入氣缸7，推動活塞推桿克服彈簧剛度，打開鏡頭前端的保護(hù)裝置。安全閥6的主要作用是當(dāng)氣缸7內(nèi)的壓力達(dá)到或超出彈簧極限應(yīng)力時，安全閥自動打開，使氣缸7內(nèi)氣體泄壓，保證壓力始終處于安全壓力范圍之內(nèi)，保護(hù)氣缸內(nèi)的壓縮彈簧。

圖3　進(jìn)氣流程圖

三、空氣防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)在綜采工作面中的應(yīng)用

1.空氣防塵保護(hù)裝置在工作面中的布置

應(yīng)用的綜采工作面實(shí)際長度為150m，安裝工作面支架97架，進(jìn)風(fēng)巷端頭支架3架，回風(fēng)巷端頭支架2架，進(jìn)風(fēng)巷超前支架3架，回風(fēng)巷超前支架3架。按照設(shè)計要求，進(jìn)風(fēng)巷安裝一套攝像裝置，回風(fēng)巷安裝一套攝像裝置，工作面每四臺支架安裝一套攝像裝置，采煤機(jī)機(jī)身及左右搖臂各安裝一套（采煤機(jī)上不接進(jìn)氣管道），共計29套。具體布置如圖4。

圖4　布置圖

2.空壓機(jī)的選型

（1）空壓機(jī)類型選擇。選擇雙螺桿式空氣壓縮機(jī)。采用高效帶輪傳動，帶動主機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)行空氣壓縮，通過噴油對主機(jī)內(nèi)的壓縮空氣進(jìn)行冷卻，主機(jī)排出的空氣和油混合氣體經(jīng)過粗、精兩道分離，將壓縮空氣中的油分離出來，最后得到潔凈的壓縮空氣。冷卻器用于冷卻壓縮空氣和油。

四、結(jié)論

防塵攝像保護(hù)系統(tǒng)，是為了實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面無人化而設(shè)計的，用于保護(hù)監(jiān)控攝像機(jī)免受煤塵污染。同時考慮到自動化無人操作，以及工作面防爆性的要求，創(chuàng)新性地采用空氣作為動力，完全符合煤礦生產(chǎn)安全規(guī)程，能夠在井下惡劣的環(huán)境中保護(hù)攝像鏡頭免受煤塵污染。

目前經(jīng)過3個月的井下試驗(yàn)，已經(jīng)成功地應(yīng)用于山西陽泉蔭營煤礦120213薄煤塵綜采工作面，完全滿足遠(yuǎn)程集控采煤，遠(yuǎn)程監(jiān)控工作面的要求。

（責(zé)任編輯：李元）

作者單位：（山西省陽泉蔭營煤礦）