李平安

（河南能源集團(tuán)鶴煤公司八礦，河南 鶴壁 458000）

0 引言

隨著我國(guó)綜采、綜掘機(jī)械化水平的提高，煤礦粉塵、煤塵污染問題尤為突出，已嚴(yán)重污染生產(chǎn)環(huán)境和威脅著職工身體健康。所以，國(guó)家對(duì)礦井煤塵、粉塵濃度的危害也越來越受到關(guān)注，對(duì)礦井煤塵、粉塵的防治要求也越來越高。按照《煤礦安全規(guī)程》的要求，在礦井主要運(yùn)輸巷、帶式輸送機(jī)斜井與平巷、上山與下山、采區(qū)運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷、采煤工作面與回風(fēng)巷、掘進(jìn)巷道、煤倉放煤口、溜煤眼放煤口、卸載點(diǎn)等地點(diǎn)都必須安設(shè)防塵設(shè)施。

目前，在礦井防塵設(shè)施中“礦用自動(dòng)灑水降塵裝置”顯得尤為安全科學(xué)、技術(shù)先進(jìn)和維護(hù)方便，它通常分為機(jī)械式灑水降塵裝置和電子式灑水降塵裝置，其中機(jī)械式灑水降塵裝置使用于礦井早期，因機(jī)械碰撞、機(jī)件變形、松動(dòng)而增加維修量，現(xiàn)處于淘汰產(chǎn)品，在這里不作贅述。電子式灑水降塵裝置是近些年來隨著本安型產(chǎn)品和電器件的不斷研發(fā)而迎運(yùn)而來，迅速在煤礦井下廣泛應(yīng)用。電子式灑水降塵裝置根據(jù)功能和組成主要分為傳感器式、聯(lián)動(dòng)式和網(wǎng)絡(luò)式。這里側(cè)重介紹傳感器式中聲控灑水降塵裝置和光控灑水降塵裝置，它們主要用于進(jìn)（回）風(fēng)巷、運(yùn)輸巷、采煤工作面、掘進(jìn)巷道、裝載點(diǎn)等主要產(chǎn)生煤塵、粉塵場(chǎng)所。

1 聲控灑水降塵裝置

1.1 用途

它主要用于礦井下炮采、炮掘工作面在放炮時(shí)灑水降塵的控制。裝置利用聲音控制灑水降塵，爆破聲浪傳至聲控傳感器，產(chǎn)生控制信號(hào)傳至主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行處理后，控制噴灑管路中電動(dòng)球閥的開啟與關(guān)閉，對(duì)工作場(chǎng)所進(jìn)行降塵。

1.2 結(jié)構(gòu)特征與工作原理

1.2.1 結(jié)構(gòu)特征(見圖 1 所示)

裝置各組成設(shè)備的外殼均采用A3鋼板焊接后加工而成，隔爆型結(jié)構(gòu)安全可靠、堅(jiān)固耐用。進(jìn)線均采用壓緊螺母式引入裝置，接線方便。外殼的緊固件其頭部具有受到?jīng)_擊保護(hù)的護(hù)圈。

主機(jī)、電動(dòng)球閥的內(nèi)部采用機(jī)芯板結(jié)構(gòu)，可整體脫卸，維修方便，傳感器的內(nèi)芯采用E44環(huán)氧樹脂灌封。

圖1 聲控裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.2 工作原理

裝置在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，聲控傳感器輸出低電平信號(hào)，主機(jī)控制的繼電器處于斷開狀態(tài)，電動(dòng)球閥關(guān)閉。當(dāng)聲控傳感器接收到信號(hào)后，輸出信號(hào)給主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理后輸入到CPU，CPU根據(jù)預(yù)先的設(shè)定，控制繼電器接通，開啟管路中電動(dòng)球閥，進(jìn)行噴灑降塵，在當(dāng)聲控傳感器無信號(hào)后，按設(shè)定的延時(shí)時(shí)間計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到則自動(dòng)斷開繼電器，電動(dòng)球閥關(guān)閉。該裝置原理框圖（見圖2所示）

1.3 裝置的電氣性能

1.3.1 主要技術(shù)參數(shù)

（1）裝置的電源電壓： 127V、AC；

（2）裝置水壓適應(yīng)范圍：0.2MPa～8MPa；

（3）裝置適應(yīng)電壓波動(dòng)范圍：標(biāo)稱值的80%～120%；

圖2 裝置原理框圖

（4）動(dòng)作維持時(shí)間：150s，誤差為每分鐘±3s。

（5）功能

①裝置處于工作狀態(tài)，當(dāng)聲控傳感器接受到信號(hào)后，主機(jī)應(yīng)能打開電動(dòng)球閥；

②聲控傳感器無信號(hào)后，經(jīng)過150s（誤差：±3s）的延時(shí)電動(dòng)球閥應(yīng)關(guān)閉。如需調(diào)整主機(jī)噴灑的延時(shí)時(shí)間可按動(dòng)主機(jī)板上三位數(shù)碼管下方的兩個(gè)按鈕進(jìn)行時(shí)間的延長(zhǎng)或縮短。

③噴灑的延時(shí)時(shí)間為倒計(jì)時(shí)。

1.4 安裝使用方面

裝置的安裝和使用比較簡(jiǎn)單、方便。用戶只要根據(jù)有關(guān)規(guī)定和要求，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)供水干管、供電系統(tǒng)實(shí)際情況和除塵地點(diǎn)的實(shí)際情況安裝水幕、主機(jī)、電動(dòng)閥、傳感器等即可。主機(jī)和電動(dòng)球閥、傳感器之間的電源，必須嚴(yán)格按照標(biāo)示（見圖3）進(jìn)行連接，并仔細(xì)檢查無誤后送電，該裝置就能正常工作。

1.4.1 主機(jī)與傳感器的連接：

變壓器的遠(yuǎn)端為傳感器的接線端：主機(jī)的“1V-”、“2V+”對(duì)應(yīng)接傳感器的“V＋”、“V－”（“＋”為本安電源正極，“－”為本安電源負(fù)極）。 傳感器信號(hào)輸出端“A/B”接主機(jī)“信號(hào)A”或“信號(hào)B”。

1.4.2 主機(jī)與電動(dòng)球閥的連接

變壓器的近端為電動(dòng)球閥的接線端：打開電動(dòng)球閥上蓋，將四芯信號(hào)電纜接入主機(jī)，電動(dòng)球閥的“1”、“2”接主機(jī)內(nèi)“球閥電源15V 1、2”，電動(dòng)球閥的“3”、“4”接主機(jī)內(nèi)“球閥控制 3、4”，兩組線中的兩根線不分正負(fù)極。

1.4.3 裝置應(yīng)安裝在不會(huì)因炮蹦而損壞本裝置的地方，但也不要過遠(yuǎn)，以免影響探測(cè)的準(zhǔn)確性和除塵效果。

1.4.4 裝置安裝請(qǐng)注意調(diào)整聲控傳感器的控制靈敏度。

圖3 裝置接線圖

2 光控灑水降塵裝置

2.1 用途

它主要用于煤礦井下進(jìn)回風(fēng)大巷、采掘工作面進(jìn)回風(fēng)巷道、車場(chǎng)、煤倉及其它需要定時(shí)灑水降塵或定時(shí)灑水的作業(yè)場(chǎng)所，凈化風(fēng)流，改善工作環(huán)境，防止粉塵危害，保護(hù)工人身體健康。

2.2 結(jié)構(gòu)特征與工作原理

2.2.1 結(jié)構(gòu)特征(見圖 4 所示)

裝置也可以根據(jù)粉塵作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況和用戶需求，設(shè)置2個(gè)以上的傳感器或多道水幕，達(dá)到噴霧裝置噴霧傳感形式靈活多樣，達(dá)到使用場(chǎng)所廣泛降塵的效果更加理想效果。

圖4 光控裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 工作原理

裝置中的電動(dòng)球閥與供水主干管連接，將傳感器安裝于需要噴霧的范圍兩端，當(dāng)傳感器感應(yīng)到人體的熱釋信號(hào)或光信號(hào)時(shí)，傳感器輸出信號(hào)給主機(jī)，主機(jī)即控制電動(dòng)球閥關(guān)閉，水幕即停止噴霧灑水，待人員通過之后，主機(jī)經(jīng)延時(shí)后繼續(xù)打開電動(dòng)球閥灑水，并按照設(shè)定的循環(huán)時(shí)間自動(dòng)循環(huán)噴霧。該裝置原理框圖（見圖5所示）

2.3 裝置的電氣性能

2.3.1 主要技術(shù)參數(shù)

（1）裝置的電源電壓： 127V、AC；

（2）裝置水壓適應(yīng)范圍：0.2MPa～8MPa；

圖5 裝置原理框圖

（3）裝置適應(yīng)電壓波動(dòng)范圍：標(biāo)稱值的80%～120%；

（4）動(dòng)作維持時(shí)間：1s～99min可調(diào)，誤差不大于設(shè)定值的8%；

（5）工作方式：連續(xù)。

2.3.2 性能要求

（1）裝置處于工作狀態(tài)，主機(jī)應(yīng)能通過發(fā)送器設(shè)定的停止和開啟的時(shí)間，控制電動(dòng)球閥定時(shí)開啟和定時(shí)關(guān)閉。

（2）無人通過時(shí)，電動(dòng)球閥處于常開灑水狀態(tài)，若有人通過，電動(dòng)球閥關(guān)閉，經(jīng)延時(shí)后繼續(xù)打開灑水。

（3）無人通過時(shí)，電動(dòng)球閥按照設(shè)定的時(shí)間循環(huán)打開和關(guān)閉，若有人通過，電動(dòng)球閥將關(guān)閉，經(jīng)延時(shí)后電動(dòng)球閥繼續(xù)按照設(shè)定的時(shí)間循環(huán)打開和關(guān)閉。

（4）裝置處于工作狀態(tài)，主機(jī)無論出于何種工作狀態(tài)，發(fā)送器均能對(duì)主機(jī)進(jìn)行時(shí)間的設(shè)定。

按下發(fā)送器的“自檢”按鍵1秒后，均能使裝置出于暫停工作狀態(tài)，再次按下發(fā)送器的“自檢”按鍵1秒后，均能使裝置解除暫停工作狀態(tài)。

2.4 安裝調(diào)試

2.4.1 安裝

裝置的安裝和使用比較簡(jiǎn)單、方便。用戶只要根據(jù)有關(guān)規(guī)定和要求，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)供水干管、供電系統(tǒng)實(shí)際情況和除塵地點(diǎn)的實(shí)際情況安裝水幕、主機(jī)、電動(dòng)球閥、傳感器等即可。主機(jī)和電動(dòng)閥、傳感器之間的連接，必須嚴(yán)格按照各個(gè)產(chǎn)品接線端子所標(biāo)注的代號(hào)進(jìn)行連接，電動(dòng)球閥與主機(jī)的連接方法見 “6.1.1”；傳感器與主機(jī)的連接方法見“6.1.2”連接完成并仔細(xì)檢查無誤后方可送電調(diào)試，待調(diào)試正常后系統(tǒng)即可投入正常工作。

（1）電動(dòng)球閥與主機(jī)連接：

打開電動(dòng)球閥上蓋，將四芯信號(hào)電纜接入四位端子排，電動(dòng)球閥的“1”、“2” 接主機(jī)內(nèi)“球閥電源”，“3”、“4”接主機(jī)內(nèi)球閥“控制信號(hào)”，兩組線中的兩根線不分正負(fù)極。

（2）傳感器與主機(jī)連接：傳感器內(nèi)的“V+”接主機(jī)內(nèi)的“+極”,傳感器內(nèi)的“V—”接主機(jī)內(nèi)的“—極”，傳感器內(nèi)的“信號(hào)”接主機(jī)內(nèi)“A3”或“A4”。

2.4.2 調(diào)試

（1）“工作模式”的選擇：

發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)主機(jī)的顯示窗口，按發(fā)送器的“功能”按鈕一秒以上放開，顯示器首位為“0”并閃爍，說明已進(jìn)入調(diào)試主機(jī)的工作模式，末位數(shù)字即為工作模式（出廠設(shè)置為4）；

（2）主機(jī)的延時(shí)時(shí)間：時(shí)間1。

①顯示器首位為“1”并閃爍，說明已進(jìn)入調(diào)試主機(jī)的延時(shí)時(shí)間，后三位為延時(shí)時(shí)間值，小數(shù)點(diǎn)為時(shí)間：分鐘，小數(shù)點(diǎn)后為時(shí)間：秒

②按發(fā)送器的“上升”或“下降”,設(shè)定所需的延時(shí)時(shí)間

③按發(fā)送器的“功能”按鈕，存儲(chǔ)設(shè)定值

④若主機(jī)工作模式設(shè)定為“0”或“2”，進(jìn)行自檢后，進(jìn)入到正常工作，如主機(jī)工作模式設(shè)定為“4”，則進(jìn)入下一步。

（3）主機(jī)定時(shí)噴灑的停噴時(shí)間：時(shí)間2

①顯示器首位為“2”并閃爍，說明已進(jìn)入調(diào)試主機(jī)的定時(shí)停噴時(shí)間，后三位為延時(shí)時(shí)間值，小數(shù)點(diǎn)前為時(shí)間：分鐘，小數(shù)點(diǎn)后為時(shí)間：秒

②按發(fā)送器的“上升”或“下降”,設(shè)定所需的定時(shí)停噴時(shí)間。

③按發(fā)送器的“功能”按鈕，存儲(chǔ)設(shè)定值。

（4）主機(jī)定時(shí)噴灑的噴灑時(shí)間：時(shí)間3

①顯示器首位為“3”并閃爍，說明已進(jìn)入調(diào)試主機(jī)的定時(shí)噴灑時(shí)間，后三位為延時(shí)時(shí)間值，小數(shù)點(diǎn)前為時(shí)間：分鐘，小數(shù)點(diǎn)后為時(shí)間：秒

②按發(fā)送器的“上升”或“下降”,設(shè)定所需的定時(shí)噴灑時(shí)間。

③按發(fā)送器的“功能”按鈕，存儲(chǔ)設(shè)定值。

④進(jìn)行自檢后，進(jìn)入到正常工作。

（5）裝置由正常工作轉(zhuǎn)換到暫停工作：在正常工作狀態(tài)下，將發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)主機(jī)的顯示窗口，按“自檢”按鈕1秒以上，主機(jī)的“電源”指示燈由常亮變?yōu)殚W爍，則裝置將停止灑水。

（6）裝置由暫停工作轉(zhuǎn)換到正常工作：在暫停工作狀態(tài)下，將發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)主機(jī)的顯示窗口，按“自檢”按鈕1秒以上，主機(jī)的“電源”指示燈由閃爍變?yōu)槌Ａ?，則恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

注意：在暫停狀態(tài)，不論傳感器有無輸出，主機(jī)均不予響應(yīng)，電動(dòng)球閥始終處于關(guān)閉狀態(tài)。

3 使用效果

3.1 該裝置可根據(jù)巷道尺寸做一個(gè)合適水幕，水幕用高壓水管與本裝置的出水口連接。進(jìn)水口連接主水管道；其傳感器安裝在巷道側(cè)壁或頂壁，根據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速等條件確定傳感器與主機(jī)的距離長(zhǎng)短；在噴霧時(shí)間上可以調(diào)整，通過電腦對(duì)主機(jī)PLC程序進(jìn)行修改，即可實(shí)現(xiàn)噴霧時(shí)間的任意調(diào)整。

3.2 根據(jù)實(shí)際情況，來設(shè)定進(jìn)行噴霧作業(yè)的時(shí)間段以及單次噴霧作業(yè)所持續(xù)的時(shí)間，如果回風(fēng)巷道比較長(zhǎng)，可以考慮設(shè)置多組凈化水幕，最終達(dá)到降低回風(fēng)巷內(nèi)沒塵濃度降低的目的。同時(shí)設(shè)有手動(dòng)控制按鈕，不需要噴霧作業(yè)時(shí)，可以關(guān)閉噴霧系統(tǒng)電源。

4 結(jié)束語

礦用自動(dòng)灑水降塵裝置在高突礦井中成功實(shí)施后，通過歷時(shí)5個(gè)多月在井下的反復(fù)摸索試驗(yàn)，現(xiàn)已有200多臺(tái)礦用自動(dòng)灑水噴霧在公司高突礦井各條主運(yùn)大巷及皮帶頭、尾處正常投入使用，它有效凈化空氣、煤塵，降低甲烷濃度和環(huán)境溫度，有效杜絕了煤塵飛揚(yáng)，從而消除了生產(chǎn)中的不安全隱患，給井下作業(yè)環(huán)境和生產(chǎn)一線職工的身心健康提供了安全性的技術(shù)保障，同時(shí)明顯提高了井下煤塵、粉塵的綜合防治水平，深受廣大職工的一致好評(píng)?？傊?，它對(duì)高突礦井煤塵和粉塵綜合防治工作起到了很好的技術(shù)示范作用和具有技術(shù)推廣的價(jià)值。

［1］趙鐵錘.礦井粉塵防治技術(shù)[M].煤炭工業(yè)出版社,2007,8.

［2］楊亮.礦用自動(dòng)灑水降塵裝置的發(fā)展和應(yīng)用[J].科技信息,2011(17).