一种矿用无轨胶轮车行车自动喷雾装置的研制与应用

2020-06-28王慕斗孙卓君代双成

煤矿现代化 2020年4期

王慕斗，赵津，孙卓君，代双成

（北京天地华泰矿业管理股份有限公司，北京 100013）

0 引言

近年来，随着煤矿开采设备的不断发展，以浅埋深、近水平煤层为主的神东矿区大多采用斜井开拓，矿井辅助运输大多采用矿用防爆无轨胶轮车作为主要运输工具，无轨胶轮车在行驶过程中会产生大量扬尘，并对井下空气质量带来了一定影响[1-3]。现阶段国内煤矿辅助运输巷道主要采用的是巷道定点人工开闭喷雾、定时喷雾或红外线自动控制喷雾等方式进行降尘。这几种喷雾方式均会长时间开启，浪费大量水资源，且易造成巷道积水。通过查阅资料和现场调研发现，没有一种完全解决巷道行车扬尘且不造成其他问题的技术设备[4-10]。

本论文针对以上背景，研发了一种矿用无轨胶轮车行车自动喷雾装置，并在煤矿井下现场应用，效果良好。

1 结构原理

矿用无轨胶轮车行车自动喷雾装置主要包括射频发射器、控制器、电磁阀、喷头等）、DC12V电源及附属管件。装置组成如图1所示。

图1 装置组成示意图

工作原理：本装置通过检测特定的射频信号来控制电磁阀开始实现自动喷雾。每辆无轨胶轮车配备一个射频发射器，当车载射频发射器在巷道内控制器100m范围内时，控制器内射频接收器接收到特定射频信号后，装置的控制板控制点闭合，输出电信号电磁阀开启，实现喷头断面喷雾；当无轨胶轮车驶离控制器信号接收范围时，控制器接收不到射频信号，装置的控制板控制点断开，输出电信号电磁阀关闭，停止喷头断面喷雾，控制延时为2s。

2 方案设计

2.1 射频发射器设计

射频发射器安装在防爆无轨胶轮车驾驶室内，为本质安全型设计，内置可充电电源，工作电压为DC9V，配置电量指示灯，实时发射特定频率的信号，随车辆行驶不断发射特定波长的红外光波，控制器上有匹配的射频接收器接收红外光波，进而达到信号传输[11-12]。

2.2 控制器的设计

控制器主要由射频信号接收器、控制板、电源等组成，频信号接收器和控制板集成于一个防爆箱体内，控制器与防爆电源箱连接，射频接收器通过485通迅接口通讯至控制板，其工作电源来至防爆电源箱DC12V电源。防爆电源箱选型为输入电压为AC127V,波动范围75%～110%，输出电压为2路DC12V，具有过流保护、短路保护功能。控制器安装在距巷道地面1/2～2/3巷道高度处。控制器设计如图2所示。

图2 控制器设计图

2.3 执行机构设计

执行装置包括防爆电磁阀、喷嘴等，防爆电磁阀采用工作电源为DC12V，黄铜阀体，紫铜线圈，使用寿命长，结构牢固，不易漏水。喷嘴为存铜制造，孔径为1.5mm，工作压力为0.2～0.4MPa，配置不锈钢过滤网，可以过滤水中杂质，防止管道堵塞，保证喷头的使用时长。

管路选型为KJ19管路，喷嘴安装用在6分镀锌钢管制作的喷雾管架上，安装时喷雾管架挂在垂直于巷道方向的巷道顶板上，并使喷嘴方向为迎风角45°。

3 使用方式

每个入井车辆（防爆无轨胶轮车）配备一个射频发射器，每秒发射一个数据包。为满足矿用产品之间信号互连的安标要求，射频发射器采用本安电源DC9V。射频接收器接收距离为100m。当射频接收器收到射频发射器的数据包时，接收器通过485通讯接口到喷雾控制板。喷雾控制板通过信号隔离耦合，单片机程序驱动，通过继电器控制喷雾电磁阀开停实现自动喷雾。当喷雾控制器100m范围内接收到射频信号后，控制器默认为将有车辆通过，控制器驱动继电器闭合，电磁阀通电，喷雾开启；当车辆行驶到距喷雾控制器100m以外时，控制器接收不到射频信号，控制器驱动继电器断开，电磁阀关闭，停止喷雾（此过程延时2s）。如图所示。

车辆射频发射器 (100m内)→车辆位移接收器→电磁阀开启→开启供水→开始喷雾；

车辆离开后（100m外）→接收器无接收信号→关闭电磁阀→停止供水→停止喷雾。

4 使用效果

通过对本装置的多次改进与试验，该装置于2019年1月至2019年7月在纳林庙煤矿二号井副斜井400m、600m位置处安装使用。通过现场实测当无轨胶轮车通过距控制装置100m内时，可达到预期喷雾效果，当无轨胶轮车驶离控制器接收范围外时，喷雾关闭，节约了水资源。装置安装前期每日检验使用效果时发现，均未出现漏动作和无动作，运行平稳可靠。