掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置及方法

技术特征：
1.掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：包括除尘风机部、降尘水幕部和中央控制系统；所述除尘风机部主要用于对矿上掘进工作面进行降尘；所述降尘水幕部主要用于对矿上掘进工作面展开全断面降尘水幕降低逃逸的粉尘，与除尘风机协同降低矿下粉尘浓度；所述中央控制系统用于控制除尘风机部以及降尘水幕部的工作；所述降尘水幕部位于除尘风机部的正前方，降尘水幕部通过降尘连接管接口与除尘风机部连接。2.根据权利要求所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述降尘连接管接口位于除尘箱中心、中心偏左450mm、中心偏右450mm；所述降尘连接管接口内径为φ25mm。3.根据权利要求1所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述除尘风机部包括风机、吸风风筒、除尘箱、抽风风筒以及风机机箱，所述吸风风筒设置在最前端，抽风风筒连接于除尘箱和风机机箱之间，风机机箱位于抽风风筒前面，除尘箱设于抽风风筒后面；所述吸风风筒设有五个吸风口，三个在正面，两个在侧面，吸风风筒位于距离吸风口一米m的位置；保证粉尘可以高效被抽风风筒进入除尘箱，除尘箱的内部设有内喷雾，内喷雾使用不锈钢水管与进水管口连接；所述吸风风筒的左侧设有气体传感器以及风量传感器，吸风风筒的右侧设有粉尘传感器；所述气体传感器、风量传感器以及粉尘传感器均位于风筒中部，气体传感器与风量传感器相距20cm，气体传感器在前，风量传感器在后；所述内喷雾的出水口设有五个1mm口径喷头，其中三个位于除尘箱内顶部，两个位于除尘箱侧面。4.根据权利要求3所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述除尘箱后设有过滤板，除尘箱后端设有排污口，降尘后污水由排污阀排出。5.根据权利要求1所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述降尘水幕机构由降尘水幕杆、连接阀、可控角度连接杆、降尘水幕杆喷嘴、注水软管、降尘水幕进水口组成，可控角度连接杆通过连接阀与降尘水幕杆连接；所述降尘水幕杆进水口设在降尘水幕杆的一侧，注水软管连接于进水管口和降尘水幕进水口之间；所述可控角度连接杆可以调节降尘水幕杆的方向与角度。6.根据权利要求5所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述可控角度连接杆连接处设有安装环，安装环内环布置环状突起，与降尘水幕杆连接处的凹槽进行啮合，安装环外侧设有连接部连接于连接杆，连接杆内部含有电控控制装置，用于控制安装环的旋转角度。当水幕控制单元输出信号，电控控制装置使安装环发生旋转，由于装置啮合带动降尘水幕杆进行旋转，进而控制降尘水幕杆的方向与角度。7.根据权利要求1所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述中央控制系统包括中央控制系统外箱体、防爆控制面板、粉尘传感器控制单元、红外传感器控制单元、中央控制系统机箱、电磁阀控制单元以及变频器；所述防爆控制面板位于中央控制系统外箱体的正面，中央控制系统外箱体的外包装侧壁均为防爆钢板，中央控制系统外箱体与除尘风机部之间使用双层防爆钢板连接，且双层防爆钢板内部走线；
所述粉尘传感器控制单元通过吸风风筒内部设有的粉尘传感器监测粉尘信号；所述红外传感器控制单元通过中央控制系统外箱体外设有的红外传感器检测过往人员信息；所述电磁阀控制单元用于控制吸风风筒内设有的粉尘传感器。8.根据权利要求1所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述中央控制系统机箱布置有光纤接口、网端接口以及485通讯接口等接口；中央控制系统机箱内设有：风量传感器控制单元：通过风量传感器控监测除尘风机部的风机转速；吸风系统控制单元：用于控制除尘风机部风机的启停；内喷雾系统控制单元：用于控制内喷雾的喷头；注水系统控制单元：通过粉尘传感器控制降尘水幕部以及内喷雾进水开关；水幕控制单元：用于降尘水幕杆喷嘴的开启或者关闭；控制降尘水幕杆的方向与角度；信号上传及数据存储系统：通过变频器转化信号接入中央控制处理器，对粉尘传感器、风量传感器以及风筒和降尘水幕工作状况数据进行存储并上传；与此同时中央控制其控制注水系统控制单元向进水管口注水，降解来自抽风风筒的粉尘。9.根据权利要求7所述的掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，其特征在于：所述防爆控制面板位于外箱体左上方，防爆控制面板包括按钮和防爆液晶显示器，按钮设有六个，分为两排，按钮位于防爆液晶显示器下；自左往右，自上向下，第一个按钮“校标”，第二个按钮“启动”，第三个按钮“确定”，第四个按钮“上翻页”，第五个按钮“下翻页”，第六个按钮“保存”。10.掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式智能化除尘装置的除尘方法：s1、自主校标：在开启中央控制系统之前，首先使用校标按钮对各个传感器进行精度校正，保证各个传感器示数准确；s2、风筒开启：按下启动按钮一键启动风筒开关，抽风量根据粉尘传感器及风量传感器示数进行调整；s3、喷雾系统开启：吸风风筒开启后喷雾系统自动打开；s4、降尘水幕开启：通过粉尘浓度、过往工人情况，降尘水幕实时开启，根据风筒风量可以调节降尘水幕喷头开启数量；s5、气体监测：气体传感器将检测到的气体组分传送至中央控制系统，并通过中央控制器将有毒有害气体指标进行反馈，达到有毒有害气体浓度上限，就会自动终止掘进机截割；s6、数据采集及分析：根据程序设计，每隔一个小时将粉尘传感器、风量传感器以及风筒和降尘水幕工作状况数据传输到数据保存上传系统，通过远端将存储信息传输至地面控制平台，根据参数的变化情况分析原因；其中，步骤s2中，吸风风筒吸风量根据以下表达式计算:当c＜200时：q
吸
＝1.2q1当200＜c＜500时：q
吸
＝1.4q1当c＞500时：q
吸
＝1.6q1式中：c为粉尘浓度传感器的粉尘浓度，mg/m3；
q吸为风筒吸风量，m3/min；q1为风量传感器风量，m3/min；其中，步骤s4中，风筒吸风量控制降尘水幕喷头个数表达式如下:当q
吸
＝1.2q1时，a＝6当q
吸
＝1.4q1时，a＝8当q
吸
＝1.6q1时，a＝10式中，a为喷头开启个数。

技术总结
本发明属于煤层掘进工作面除尘技术领域，具体涉及掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置及方法。掘进工作面除尘风机联动降尘水幕式除尘装置，包括除尘风机部、降尘水幕部和中央控制系；所述除尘风机部主要用于对矿上掘进工作面进行降尘；所述降尘水幕部主要用于对矿上掘进工作面展开全断面降尘水幕降低逃逸的粉尘，与除尘风机协同降低矿下粉尘浓度；所述中央控制系统用于控制除尘风机部以及降尘水幕部的工作；所述降尘水幕部位于除尘风机部的正前方，降尘水幕部通过降尘连接管接口与除尘风机部连接。本发明将除尘风机和降尘水幕有效结合在一起，除尘风机工作时逃逸扩散出的微尘，通过降尘水幕有效清除，可以做到高效便捷式除尘。捷式除尘。捷式除尘。


技术研发人员：霍栋 杨秀宇 郑开明 贺杰 原帅 田胜利 藏凯 王栋 肖旸 曹勇 刘凯 杨雪儿 孙帅强
受保护的技术使用者：中煤（天津）地下工程智能研究院有限公司 山东天河科技股份有限公司 西安科技大学
技术研发日：2022.11.14
技术公布日：2023/2/3