一种矿用湿式除尘风机的系统设计

摘要： 本文简要分析了现有矿用湿式除尘风机的结构形式及其存在缺陷。并设计了一种矿用湿式自动控制的除尘风机，介绍了其结构形式和系统控制原理。

Abstract： This paper briefly analyzes the structure and defects of the present wet type dust removal fan for mine and designs a new wet type dust removal fan for mine， and introduces the structures and control principle of the system.

关键词： 湿式；除尘风机；自动控制

Key words： wet type；dust removal fan；auto-control

中图分类号：TD441 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）10-0050-02

0 引言

矿井下严峻的工作条件，特别是采煤和巷道工作面产生的大量粉尘严重影响工作人员生命安全，一般情况下矿井工作现场粉尘浓度高达1000mg/m3～3000mg/m3，这些粉尘不但容易引起瓦斯爆炸，而且还容易使人染发矽肺病。因此研发和设计除尘设备成为煤矿机械行业的热点之一。通过分析现有湿式除尘设备的系统和结构特点，设计了一种节能、安全、自动控制的矿用湿式除尘风机[1]。

1 现有矿用湿式除尘风机的系统

此种矿用湿式除尘风机如图1常应用在矿井下除尘，其结构由循环的除尘水系统、除尘过滤系统、除水系统、风机系统组成，除尘器配备了水箱和供水泵，除尘风机的水系统的流量匹配是由供水泵和排污泵决定，不能保证除尘器蓄水箱液位始终处在安全位置，当进水系统发生管路堵塞或排污水管路发生堵塞等意外情况下，也不能保证水系统自动报警和停机。此外由于粉尘浓度易发生改变，调节除尘风机的风量和过滤网喷水量不但可提高效率，还能减少能源浪费。

2 一种矿用湿式除尘风机的设计

为了能够解决上述湿式除尘风机存在的缺陷，把变频调速、智能化控制、先进的传感功能应用到此种矿用湿式除尘风机上，可实现风机风量的控制，进排水系统水量的控制，进而达到安全可靠、节能、提高除尘效率的目的。

图2为设计的除尘风机水系统原理，图3为此种湿式除尘风机结构简图。应用先进的本安液位传感器和流量传感器来监测除尘器的进排水流量，通过控制变频电机来改变风机风量、水泵流量、泥浆泵流量，实现水系统流量匹配和过滤器喷水流量和风机风量的匹配。

3 除尘风机水系统控制原理

为了保护污水泵和解决除尘器水系统流量匹配的问题，根据变频器频率、电机转速、水泵排量之间的关系式，确定流量与频率之间的关系。在水箱和除尘器储水槽上均安装了本安液位传感器用来监测液位；在水泵出水管和泥浆泵进水管安装了本安流量传感器监测进出除尘器的流量，控制器通过接收液位和流量信息发出相应指令控制水泵和泥浆泵电机频率，进而调控流量，使除尘器水位高度在系统设置的水位高度h1至h2范围内；利用控制器控制风机电机、水泵电机和泥浆泵电机电流，紧急时切断电源。

①当除尘器水位高出h1时，控制器对变频器发出指令提高泥浆泵电机频率，提高泥浆泵的排污流量，或控制器对变频器发出指令降低水泵电机频率，降低进水流量，直至除尘器水位高度恢复h1至h2范围。然后控制器再给变频器指令，调节水泵的进水流量和泥浆泵的排出水流量使它们的流量差为Δu，Δu数值越小，水泵和泥浆泵需要再次调节的时间间隔越长。②当除尘器水位低于h2高于h3时，h3为最低水位（报警水位），控制器对变频器发出指令降低泥浆泵电机频率，减小泥浆泵的排污流量，或控制器给变频器发出指令提高水泵电机频率进而增加水泵的流量，直至除尘器水位高度在h1至h2范围内，然后控制器再给变频器指令，调节泵的排出水流量使之与进水流量差为Δu。③当发生以下情况控制器自动发出指令紧急停止系统：除尘器水位在最低水位h3以下、除尘器水位高出h1一段时间Δt内水位仍持续升高、电机超过电流的设定要求、液位和流量传感器不发送信息或发送错误信息给控制器。

4 结语

①简要分析了现有矿用湿式除尘风机的结构特点以及存在缺陷。②设计了一种自动控制的矿用湿式除尘风机系统，实现了风机风量的自动控制和水系统除尘器进排水量的自动控制。③阐述了水系统流量匹配控制原理和设计了水泵控制流程。④设计了一种可实现自动控制的矿用湿式除尘风机，为设计新型除尘风机不失为有益探索，为实验验证和设计改进奠定了基础。

参考文献：

[1]代颖军，程广振.掘进机巷道喷雾降尘[J].煤矿机械，2010，31（11）：191.

[2]高智.选煤厂常见的几种除尘器的使用[J].价值工程，2011（12）.

[3]宋先明，吴建宾，阮国强，冯浩.综掘机控尘技术的研究与应用[J].煤矿安全，2008（07）.