综掘机喷雾系统改造与应用
2014-05-04杨世贵
杨世贵
(云南省兴云煤矿,云南 曲靖 655501)
0 引言
综掘机是综合机械化掘进机的简称,是一种集合掘进、装煤岩、运煤岩甚至支护、探水等多种功能为一体的综合机械化设备。综掘机在工作时,会产生大量的粉尘,容易造成煤岩尘堆积和悬浮粉尘,威胁到工作人员的健康,甚至引起煤尘爆炸事故。这就必须采用综掘机喷雾系统的喷雾水来及时捕灭产生的煤岩尘,避免煤岩尘堆积和悬浮粉尘。由于种种原因,综掘机的喷雾系统在实际应用中仍然存在一些问题,只有针对性的采取措施,才能解决这些问题,使综掘机充分发挥其作用。
我矿于2010年6月引进三一重工生产的EBZ-132CZ、EBZ-160CZ型综掘机2台,目的在于提高我矿机械化装备水平和提高单进,为矿井高产高效提供保障,该机集切割、装载、运输、行走为一体,采用电气和液压传动方式。其优点:操作简便、灵活,功率大、截割效率高、运行平稳、可靠性强、故障少、截割面整齐规范等,但其缺陷也很明显。
1 综掘机喷雾系统的缺陷
1.1 不能有效控制温度
综掘机采用闭式冷却循环系统,电机温度、液压油温度靠水冷却,工作时间过长时水温容易升高,导致电机温度、液压油温度升高,需停机冷却后再继续作业,如此便发挥不了综掘机的效率。温度过高造成的危害主要存在2个方面:(1)若电机温度升高,截割电机和泵站电机工作时温度会升高,如果不对其进行冷却,电机内部的绝缘材料会因温度过高而碳化变质,最终导致电机损坏无法工作。(2)若液压油温度升高,液压系统工作时,液压泵、溢流阀和流量控制阀发热,引起液压油温超过工作范围,过高的温度会加速液压油的氧化,并使油变得非常稀,加速液压系统的密封件、液压泵、执行机构和阀等液压元件的磨损。
1.2 综掘机下陷
喷雾系统包括水冷却系统,水冷却系统的主要作用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证机器在最适宜的温度状态下工作。喷雾系统的水直接排至掘进工作面迎头巷道内,稀释了巷道底板,直接造成巷道底板软、底滑甚至底鼓,工作过程中导致综掘机下陷,会制约综掘机前进后退的行走。如果采用圆木或钢材垫预防下陷,虽然可以解决这种问题,但会很明显地增加使用成本和职工劳动强度。喷雾系统的水造成的底板软、底滑导致工作面环境差,制约了综掘机掘进速度,不能使综掘机充分发挥其效率。
1.3 损坏伸缩部位
内喷雾系统经过截割头伸缩部,造成润滑油变质凝固,起不到润滑作用,长时间使用反而严重损坏伸缩部。原机配备喷雾系统如图1。
图1 原机配备喷雾系统
1.4 不能实现远程喷雾控制
综掘机喷雾远程自动控制技术是现代化矿井的标志。矿井中的工作条件差,工作环境恶劣,随时会有危险发生,而喷雾泵的操作一般需要专门的操作司机去进行操作,这便对操作人员的安全造成了一定的威胁。同时,人工操作综掘机喷雾系统不能符合现代化的发展潮流和需要,它会使喷雾系统的运转不够精密、准确,影响喷雾系统的工作效率,限制综掘机最大程度的发挥其作用。
2 喷雾系统改造
为了发挥综掘机效能,提高综掘机的掘进效率,降低使用成本和职工劳动强度,针对综掘机喷雾系统存在的上述缺陷,结合我矿井下底板岩性和实际,经过2年多现场使用状况,对喷雾系统进行了改造。喷雾系统改造实现降电机温度、液压油温度,防底软下陷的目的,改造后的喷雾系统如图2。
2.1 截割臂的改造
截割臂半圆喷雾原来是先经过截割臂内部空腔,然后再从喷头喷出。当截割臂空腔被喷雾水充满后,截割臂无法实现伸缩过程且容易使润滑油乳化,造成设备的损坏。因此我们从Y型过滤器出水口加设一根胶管,胶管中间设置一个球阀,胶管另一端与截割臂半圆喷雾连接。把原来的管路去除,新的水路改由截割臂外部通过,不经过截割头伸缩部,直接经过喷嘴喷出,不截割时关闭球阀。
2.2 高压管路的改造
图2 改造后的喷雾系统
把截止阀上的高压管路加长并与巷道帮上二吋无缝钢管连接,直接引入水仓,左右截割臂喷雾没有必要开的时候,由司机打开座椅后的球阀,关闭截止阀,靠水压自动经过管路流进水仓,这样既能实现正常冷却液压油箱、电机,又减少了工作面积水,防止综掘机的下陷。这样做还可以避免伸缩部的损坏。
2.3 过滤器出水口的改造
在Y型过滤器出水口加设1个三通,将过滤后的水用高压分管分成两路,一路通过加设一个球阀后直接控制掘进机掘进巷道时喷雾水的开停,另一路同样加设一个球阀后直接进入掘进机的循环冷却系统,冷却水经过电机、油箱冷却装置后利用高压软管接通排水管,将冷却水直接引入水仓。这样不但解决了巷道积水掘进机下陷的问题,也将闭式冷却系统改为开式循环冷却系统,降低了电机、油箱的温度,提高掘进机的掘进性能。同时也使粉尘得到了一定的抑制,保护了职工的身体。
2.4 安装动力发讯接收装置
运用动力发讯接收装置,可以实现综掘机远程自动控制高压喷雾泵的开启和停止,综掘机启动的时候,同时组合开关先导输出点闭合,把发讯机工作电源接通,从而可以发出动力载波信号,载波信号通过动力电源线传给移动变电站,移动变电站的接收机收到信号以后,继电器紧接着闭合,继电器的J接点接通喷雾泵先导输入,从而使开关吸合,达到开启高压喷雾泵的目的。当综掘机停止时,组合开关先导出输出点断开,此时,发迅机就停止了工作,停止发送动力载波信号,从而高压喷雾泵组合开关不再执行先导输入,接收机J点自动断开,高压喷雾泵就停止运转,不再向综掘机输送高压喷雾水流。设备内部结构见图3:
图3 动力发讯接收装置
3 喷雾系统改造后的应用效果
经过综掘机喷雾系统的改造,把原来的闭式水冷却循环系统改成开启式系统后,既能保证综掘机工作过程中的喷雾和喷雾水压的正常供给,又抑制了粉尘的生成和切割火花的产生,油箱温度也由原来的80℃降为现在的40℃至50℃。通过近一年来的观察油箱温度从来没超过50℃,原来电机经常超温报警的情况也得到解决,喷雾系统的冷却水通过管路引排入水仓后,解决了巷道积水综掘机下陷、掘进机前进后退行走难等问题。综掘机前进后退行走难的问题解决后,利用综掘机来卧底、铲浮煤比改造前更加方便快捷,无需再用人工铲,降低了职工劳动强度,提高了工作效率。
采用远程自动控制技术的综掘机启动割煤(岩)的时候,综掘机的内外喷雾系统自动开启,当综掘机停止割煤(岩)时,内外喷雾系统自动关闭。同时,可以监测到综掘机在矿井井下的位置,从而对喷雾系统进行调控,保证矿井井下和掘进工作面煤尘浓度不超标。这种系统实现了自动化管理和防尘系统人性化。解决了综掘机割煤(岩)时粉尘飞扬的难题,解决了工作场所作业人员视线不清、粉尘对设备腐蚀大等问题,从而加强了对职业病的防治,保证了作业场所符合国家职业卫生标准,给井下作业人员提供了一个相对安全和清洁的环境,实现喷雾系统自动化的管理,减少了人工操作,增强了内外喷雾控制的准确性,通过一年多的使用,大大改善了掘进工作面的环境,并实现了综掘机喷雾系统的远程自动控制,充分发挥综掘机效能,使用效率得到了提高,降低了人力、物力和零部件的消耗,灭尘效果良好,落实了以人为本、实现安全生产。
目前采用炮掘进速度已经不能满足现有的综采回采需求,要提高掘进进尺一般方法是增加掘进头和作业人员,但受风量及各方面条件限制,有时有掘进头不能施工的现象,往往出现人员相对富裕。根据安全生产中人、机、环、物要素,人是安全生产中最不安全的因素。所以,我矿从长远考虑,必须继续推广引用综掘机和先进支护技术,提高我矿机械化、工业化、自动化、标准化水平,充分发挥综掘的优势,提高掘进速度,实现减员增效、缩头减面,达到高产高效目标,保证采掘关系平衡,实现原煤产量和职工收入增长,因此,改进后的综掘机应用前景十分广阔。
4 结束语
三一重工生产的EBZ-132CZ、EBZ-160CZ型综掘机具有很多优点:操作简便、灵活,功率大、截割效率高,运行平稳,可靠性强、故障少,截割面整齐规范等。但其缺点也很明显:不能有效控制温度、综掘机下陷、损坏伸缩部位、不能实现远程喷雾控制等。针对综掘机喷雾系统存在的缺陷,并结合我矿井下底板岩性和实际,对其进行一系列的改造,从而使综掘机充分发挥其效能,提高综掘机的掘进效率,提高了我矿单进水平,解决了采掘接替紧张局面,降低了使用成本和职工劳动强度。
[1] 刘亚力. 综掘工作面高压喷雾降尘技术研究[D].西安科技大学,2010.
[2] 聂文,程卫民,郭允相,阮国强,周刚. 综掘面空气幕封闭式除尘系统的研究与应用[J]. 煤矿安全,2009(3):19-22.