浅析智能喷雾抑尘系统在露天矿山的应用

胡 军，黄左超

（云南华联锌铟股份有限公司，云南文山 663000）

1 露天矿山智能喷雾抑尘技术方案的探索与制定

首先对粉尘产生条件以及特性进行分析。都龙锡矿1065废石进料平台是整个胶带运输工段的起点和源头，整个胶带运输工段每天的计划工作时间为20 h，运输量约为2400 t/h，废石都将由燃油矿车运输以及倾倒在1065 平台的破碎机入口，设备工作量繁重，矿车聚集于此往来频繁，此处为矿车采、装、运、卸造成粉尘最为严重的地点，粉尘抑制很重要。

前期采用的抑尘方案为使用TR100、TR60 等型号洒水车对此地点进行洒水降尘作业，但洒水车装载水量有限，且存在经济成本较高、工作不及时，无法保证降尘的时效性等缺点。因此，应针对性地设计一个降尘方案且满足以下3 项技术要求：

（1）工作时效性强。在矿车卸料扬起粉尘的时候工作。

（2）覆盖面广。系统工作范围应覆盖矿车卸料区域，全面有效抑尘。

（3）成本低。系统工作的经济成本应优于燃油驱动的洒水车。

基于上述技术要求，首先确定卸料口的区域范围，其次确定系统的工作区域，再加装智能控制设备，解决实时控制的需求。具体设计方案如下：

采用DN100 水管沿物料进料口一侧路旁铺设，环绕卸料口，上连360°旋转压力式喷雾洒水器，并在主水路出口加装远程电磁阀门控制整个系统。控制逻辑：阀门收到信号（时间信号或是中控室给出的电磁信号）打开，主水管连接的压力式喷雾洒水器受到水流压力开始工作。系统俯视图见图1。

图1 喷雾抑尘系统俯视图

2 智能喷雾抑尘技术在露天矿山应用的目标

智能喷雾抑尘项目完成后应满足以下目标：

（1）控制逻辑简单实用，便于日常维护检修，对于卸料口以及矿车进场处等粉尘多发处进行重点洒水降尘。

（2）项目工程因地制宜，整体施工费用低，同时节约人力、燃油、设备检修维护等费用的支出，综合效益显著，能够大幅改善工作环境，提升矿车倾倒物料效率以及员工健康水平。

（3）可推广性强，抑尘系统工艺简单实用，具备普适性和可移植性，可以在其他需要的场地设计相似的喷雾抑尘系统。

3 系统主要器材选型和项目实现

智能远控电磁阀作为智能喷雾抑尘系统的核心部件，其选型为整个项目实现的重中之重，在此项目中选定的执行机构为亿米基SND-Z 智能型非侵入式电动执行机构，该装置集绝对编码技术、传感器技术、总线控制技术、红外遥控技术、液晶显示、磁控开关等多种控制技术于一体，在实际应用中能够适应多种场景，能够使用多种控制模式，且防护等级为IP68，防爆标志为ExdibⅡBT4和ExdibⅡCT4，具有较好的防护性能；电机为短时工作制，额定运行时间为15 min，既满足降尘所需，又能保护电机。

选用DN100 水管铺设道路侧，并在主水管上连分支水路，连接360°旋转压力式喷雾洒水器，在主水路上连接截止阀，控制水路通断。

阀门上安装SND-Z 智能型非侵入式电动执行机构，安装前检查执行机构输出轴、法兰和选用的阀门是否匹配，三爪连接的输出轴与被动轴轴向应留有1～2 mm 间隙，执行机构和阀门的连接法兰表面应清洗干净。安装过程中确保执行机构和阀门对中，避免敲打和振动，不施加任何作用力。

安装完成后需对执行机构进行电气连接，接线前要仔细检查电源电压是否与执行机构铭牌上的标称相符，将电动执行机构通电之后，开始进行远程控制的架设。执行机构的现场总线通信遵循Modbus 总线通信协议。现场总线构成控制系统如图2 所示。

图2 现场总线构成控制系统

将现场执行机构与中控室电脑连接后进行参数设定，其中包括：

（1）行程参数设定。行程参数设定的数字为绝对编码电子行程控制器提供的数字，在阀门全行程中为唯一值。

（2）行程开、关向参数设定。现场将电动执行机构向分别向开向、关向运行，行程设定页面上方当前开度数字不断变化，到达用户认可的全关位置时，以此为依据设置开、关度。

（3）远程方式设定。设定为双线开方式，可实现阀门两根线、单个干接点控制，接点闭合时打开，断开时关闭。

（4）设置紧急自保。紧急自保在断开、现场、远程控制状态下皆可用，并且会忽略电机热保护故障，控制优先级为最高。

（5）通信设置。电动执行机构支持Modbus RTU 总线通信方式进行状态反馈与控制，根据中控控制所需设置地址号，并设置波特率（可选波特率有4 组“38400、19200、9600、4800”）。

当全部参数设置完成之后，即可将主水路通水，电动执行机构通电，将系统投入试验并使用。

4 应用效果

（1）抑尘效果。项目设计完成之后落地实施，从主水管分支出的旋转压力式喷雾洒水器喷射水雾的距离和范围均可满足实际要求，对卸料口多发粉尘的现象有所控制。

（2）控制方式。电磁阀可以设置两个控制方式：就地设置工作时间和间歇时间，以及从中控室引出一根信号线控制。两种控制方式分别满足两种工作场景的需求：在设备检修或是堆料场料位即将满溢时，矿车往来时间不定且频率较低，此时可以由中控室实行远程控制，通过平台摄像头了解往来矿车的实时情况，根据实际情况控制系统的开关；当设备正常运行时，矿车下料频率较为恒定且频繁，此时可将控制模式转为就地时间控制。针对两种情形分别设计的模式，避免了水资源的浪费，减轻了中控操作的负担。

（3）经济效益。该项目建设过程中没有停止设备的运行，施工耗时12 d，整个项目共用DN100 型管300 m，项目建成后，系统每运行1 h 可节省TR100、TR60 等型洒水车调度使用的平均费用2040 元。

5 积极意义

通过此项目的研发，为实现开采运输科学化、资源利用高效化、企业管理规范化、生产工艺环保化、矿山环境生态化所做出的技术努力，将“绿水青山就是金山银山”的两山理念贯彻实施于矿产开发利用的全过程，实现了经济效益和社会效益的和谐统一。总体来说，该系统结合实际，适应场景多样，是一种经济、高效、简便、易行的抑尘方法，可带来一定的经济效益和环境、社会效益。