靳建川

（山西陵川崇安關(guān)嶺山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048313）

1 工程概況

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

2 噴霧降塵裝置改造設(shè)計(jì)的總體方案

關(guān)嶺山煤業(yè)各采煤機(jī)截割部主要采用噴霧降塵裝置進(jìn)行水包煤模式的降塵作業(yè)，對噴霧降塵裝置的優(yōu)化主要是從噴霧流量、噴霧粒徑、噴霧射程、噴霧覆蓋面積進(jìn)行考慮。優(yōu)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(jī)的運(yùn)行參數(shù)，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(shí)時(shí)對水管壓力進(jìn)行檢測；電流信號遠(yuǎn)程傳輸在4～20 mA。（3）增加GC1000J 型粉塵濃度傳感器，實(shí)時(shí)對截割部區(qū)域粉塵濃度進(jìn)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(jìn)行快速、準(zhǔn)確測量，測量范圍在0.1～10 000 mg/m3，相對誤差<15%。優(yōu)化總體方案如圖1。

圖1 噴霧除塵裝置優(yōu)化總體方案設(shè)計(jì)

3 噴霧降塵裝置改造設(shè)計(jì)過程分析

3.1 噴霧除塵裝置狀態(tài)圖設(shè)計(jì)

為有效提高噴霧除塵裝置的工作效率，將裝置的狀態(tài)設(shè)計(jì)為開機(jī)、運(yùn)行、配置、點(diǎn)噴、全噴5種狀態(tài)，全部都采用PLC 控制器實(shí)施邏輯控制。工作狀態(tài)邏輯圖如圖2。當(dāng)噴霧除塵裝置通電后，裝置就進(jìn)入開機(jī)的初始狀態(tài)當(dāng)中，再通過按鍵操作進(jìn)入到“運(yùn)行”“配置”“全噴”“點(diǎn)噴”四種狀態(tài)下。在“配置狀態(tài)”模式下，能夠?qū)ρb置的點(diǎn)噴時(shí)間、全噴時(shí)間、噴霧方向、噴霧流量的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

圖2 噴霧除塵裝置工作狀態(tài)邏輯示意圖

3.2 噴霧除塵裝置自動控制過程設(shè)計(jì)

噴霧除塵裝置改進(jìn)優(yōu)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(jìn)行延時(shí)啟動檢測，對采煤機(jī)截割部電動機(jī)和噴霧除塵裝置水壓等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測，達(dá)到設(shè)定值方可啟動采煤機(jī)進(jìn)行正常作業(yè)。這時(shí)聯(lián)動的噴霧除塵裝置設(shè)備也正確作用，實(shí)現(xiàn)噴霧除塵。

噴霧除塵裝置工作過程中，PLC 控制器實(shí)時(shí)檢測噴霧除塵狀態(tài)的水壓情況是否表現(xiàn)正常。當(dāng)某一時(shí)刻，檢測到水壓值參數(shù)小于事先設(shè)定的安全閾值，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，采煤機(jī)及噴霧除塵裝置停止工作，同時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警的預(yù)警操作，及時(shí)讓工作人員進(jìn)行處理。另處，PLC 控制器實(shí)時(shí)檢測采煤機(jī)設(shè)備電動機(jī)電壓、電流參數(shù)是否正常，如檢測到電動機(jī)電壓、電流參數(shù)不正常，控制系統(tǒng)同樣會發(fā)出指令，采煤機(jī)及噴霧除塵裝置停止工作，同時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警的預(yù)警操作，及時(shí)讓工作人員進(jìn)行處理。

4 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

改進(jìn)優(yōu)化后的噴霧降塵裝置研制后，在關(guān)嶺山煤業(yè)15207 工作面MG300/730-WD 型采煤機(jī)上機(jī)組與司機(jī)位置處進(jìn)行了安裝調(diào)試，應(yīng)用于采煤機(jī)截割部的降塵工作。利用紅外線感應(yīng)遙控噴霧系統(tǒng)對噴霧降塵裝置改造前后15207 工作面各位置的粉塵濃度進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1 15207 工作面采煤機(jī)截割部噴霧降塵裝置改進(jìn)優(yōu)化前后情況表

由表1 知，噴霧降塵裝置改進(jìn)優(yōu)化應(yīng)用后，其在機(jī)組位置處、司機(jī)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(jìn)優(yōu)化前的數(shù)據(jù)，粉塵濃度有了明顯降低。轉(zhuǎn)載位置處至回風(fēng)流位置處粉塵濃度有一定幅度的降低。噴霧降塵裝置改進(jìn)優(yōu)化后對比改進(jìn)優(yōu)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(yōu)化項(xiàng)目較為成功。