CN109736804B - 一种综掘面压抽风流自动协同调控系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种综掘面压抽风流自动协同调控系统，包括送风装置、设置于采煤机上的探测单元、数据处理器、PLC控制器及除尘装置，所述送风装置位于在采煤机上方，且靠近巷道顶板。送风装置的出风口朝向综掘面的上部，其进风口设有压风风机。探测单元设在采煤机的前端，所述PLC控制器也设在采煤机上，其与数据处理器电连接。除尘装置设在采煤机上，位于探测单元的后侧，所述除尘装置的进风口朝向综掘面。除尘装置具有变频除尘风机，变频除尘风机信号端与PLC控制器电连接。本发明还公开一种综掘面压抽风流自动协同调控系统的使用方法。本发明对粉尘及瓦斯浓度实时监测，自动调整压入端风流场，确保综掘面的控尘、除尘始终处于最佳运行状态。
Description
技术领域
本发明涉及掘进工作面通风除尘技术领域，具体涉及一种综掘面压抽风流自动协同调控 系统及其使用方法。
背景技术
在综掘工作面只采取喷雾时，司机处粉尘浓度高达300～500mg/m3，而且呼吸性粉尘浓度 达100～150mg/m3，无论是全尘浓度还是呼吸性粉尘浓度均严重超标。随着综掘面向前掘进， 供风风筒的风阻和漏风不断增加导致压抽风量比率不断改变，且工作面粉尘浓度随生产进度 发生较大变化，除尘风机风量如不能及时随之改变，将导致综掘面抽尘净化效果不稳定，容 易造成粉尘严重超标等安全隐患。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的在于提出一种综掘面压抽风流自动协同调 控系统，解决综掘面抽尘净化效果不稳定，易造成粉尘、瓦斯浓度严重超标，带来安全隐患 的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种综掘面压抽风流自动协同调控系统，包括送风装置、设置于采煤机上的探测单元、 数据处理器、PLC控制器及除尘装置，所述送风装置位于在采煤机上方，且靠近巷道顶板。 送风装置的出风口朝向综掘面的上部，其进风口设有压风风机。探测单元设在采煤机的前端， 所述PLC控制器也设在采煤机上，其与数据处理器电连接。除尘装置设在采煤机上，位于探 测单元的后侧，所述除尘装置的进风口朝向综掘面。除尘装置具有变频除尘风机，变频除尘 风机信号端与PLC控制器电连接。
优选地，探测单元包括粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪，粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪均 与数据处理器电相连。
优选地，所述送风装置包括压入式风筒及附壁风筒，压入式风筒和附壁风筒一前一后布 置，通过风量调节阀门相连，风量调节阀门的信号端与PLC控制器电连接。
优选地，所述附壁风筒位于除尘装置上方，由多节胶皮管体首尾依次相接的构成。附壁 风筒的下部规则布置有若干个出风孔，每个出风孔的直径均不小于100mm。
优选地，除尘装置还包括抽出式风筒、粉尘吸入器，抽出式风筒的前端具有至少两个抽 风口，每个抽风口处均设有一个上述的粉尘吸入器。所述变频除尘风机安装在抽出式风筒的 内部，位于采煤机的后侧。
本发明的另一个目的在于提出一种综掘面压抽风流自动协同调控系统的使用方法。
一种综掘面压抽风流自动协同调控系统的使用方法，采用上述的综掘面压抽风流自动协 同调控系统，包括如下过程：开启送风装置的压风风机和除尘装置的变频除尘风机，附壁风 筒内的一部分风从压入式风筒的前端吹出，另一部分风从附壁风筒下部的出风孔吹出。采煤 机的截割头开始工作，采煤过程中产生的粉尘，随着压入式风筒吹出的风向下、向后回旋， 被粉尘吸入器吸入抽出式风筒的内部。附壁风筒的出风孔连续向下吹风形成气幕，阻挡其前 方的粉尘向巷道后侧扩散。
优选地，粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪，实时测量巷道靠近综掘面位置的粉尘浓度和瓦 斯浓度，并将数据输送至数据处理器进行分析，数据处理器将分析结果发送至PLC控制器。 PLC控制器根据分析结果，分别发送指令给风量调节阀门和变频除尘风机，调节压入式风筒 的压风量和粉尘吸入器的抽风量。
通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明通过探测单元对粉尘及瓦斯 浓度实时监测，结合PLC控制技术自动调节综掘面压抽风量大小，进而自动调整压入端风流 场，确保综掘面的控尘除尘始终处于最佳运行状态，保证综掘面的粉尘浓度和瓦斯浓度始终 控制在合理的范围内，确保操作人员的健康和生产安全运行。
附图说明
图1是本发明一种综掘面压抽风流自动协同调控系统的结构原理示意图。
图2为综掘面掘进过程中综掘面压抽风流自动协同调控系统使用状态的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
实施例1，结合图1，一种综掘面压抽风流自动协同调控系统，包括送风装置1、设置于 采煤机上的探测单元2、数据处理器3、PLC控制器4及除尘装置5，所述送风装置1位于在采煤机10的上方，且靠近巷道顶板9，利用安装在巷道顶板9上的输送装置驱动送风装置1前进或后退，与采煤机10始终保持同步运动，所述输送装置采用现有技术的输送装置，本领域技术人员采用现有技术的输送装置可实现对送风装置1的驱动。所述送风装置1包括压入式风筒11及附壁风筒12，压入式风筒11和附壁风筒12一前一后布置，附壁风筒12前端通 过风量调节阀门13与压入式风筒11的后端相连。压入式风筒11前端的出风口朝向综掘面8 的上部，附壁风筒12后端的进风口上安装有压风风机14，工作状态下，压风风机14可连续 向附壁风筒12内送风。
附壁风筒12由多节胶皮管体首尾依次相接的构成，附壁风筒12的下部及侧面规则布置 有若干个出风孔121，每个出风孔121的直径均不小于100mm,附壁风筒12内一部分风量通 过压入式风筒11前端的出风口进入巷道，另一部分风量通过附壁风筒12上若干个出风孔121 进入巷道，在巷道内形成由上往下吹的气幕。产生的气幕可以控制工作面前方飞扬粉尘往后 部运移，改变风流场分布情况，防止工作面含尘气流向外扩散、停滞以及瓦斯在巷道顶板积 聚，实现控尘的目的。风量调节阀门13的信号端与PLC控制器4电连接，PLC控制器4通过 对风量调节阀门13的控制，实现对压入式风筒11前端出风口的风量及风速进行控制、调节。
探测单元2和数据处理器3均固定安装在采煤机10的前端上部，数据处理器3位于探测 单元2的后侧。探测单元2包括粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪，粉尘探测仪和瓦斯浓度检测 仪均与数据处理器3电相连。粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪实时获取综掘面8现场粉尘、瓦 斯浓度等数据，通过理论分析、物理模拟和数值计算等方法综合处理，数据处理器3将监测 信号转化成电信号，同时通过数学分析理论进行综合分析，得出送风装置1的压风量和除尘 装置5所需的抽风量。所述PLC控制器4也固定安装在采煤机上，PLC控制器4位于数据处 理器3的后侧，数据处理器3的信号输出端与PLC控制器4电连接，数据处理器3将电信号 发送至PLC控制器4，PLC控制器4对除尘装置5的抽风量进行实时调节。
除尘装置5安装在采煤机的后部，使用过程中，所述附壁风筒12始终处于除尘装置5的 正上方，除尘装置5包括变频除尘风机53及设置在采煤机上部的抽出式风筒51，抽出式风 筒51的前端具有至少两个抽风口，抽风口位于探测单元的后侧，且朝向综掘面8。每个抽风 口处均设有一个粉尘吸入器52。所述变频除尘风机53固定安装在抽出式风筒51的内部，位 于采煤机10的后侧，变频除尘风机53信号端与PLC控制器4电连接，PLC控制器4通过信号控制变频除尘风机53的抽风量。
PLC控制器5把数据处理器3得到的高效控除尘和安全生产所需的抽风量，传递到变频 除尘风机53，使其按照不同的所需风量以及自身的性能曲线自动变频，调整粉尘吸入器52 的吸入量，根据现场实际情况将工作面前方的含尘气流吸入抽出式风筒51内，实现除尘效率 最优目的。
其中，变频除尘风机转速根据工作面生产进度情况实时变化，以粉尘浓度为例，风机转 速与粉尘浓度成正比例关系。转速公式如下：
N1n＝(N1h-N1l)×(D1n-D1l)/(D1h-D1l)+N1l
注：N1n:通风时速度值；N1h:通风时速度设置值高限；N1l:通风时速度设置值低限；D1h:通 风时粉尘浓度设置值高限；D1l:通风时粉尘浓度设置值低限；D1n:通风时粉尘浓度实时检测值。
实施例2，结合图2，一种综掘面压抽风流自动协同调控系统的使用方法，采用上述的综 掘面压抽风流自动协同调控系统，包括如下过程：开启送风装置1的压风风机14和除尘装置 5的变频除尘风机53，附壁风筒12内的一部分风从压入式风筒11的前端吹出，另一部分风 从附壁风筒12下部的出风孔121吹出。采煤机10的截割头开始工作，采煤过程中产生的粉 尘，随着压入式风筒11吹出的风向下运动，并向后回旋，被粉尘吸入器52吸入抽出式风筒 51的内部。附壁风筒12的出风孔121连续向下吹风形成气幕，阻挡其前方的粉尘向巷道后 侧扩散。
所述粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪，实时采集、监测巷道靠近综掘面8位置的粉尘浓度 和瓦斯浓度，通过理论分析、物理模拟和数值计算等方法综合处理，得出送风装置1的压风 量和除尘装置5所需的抽风量，数据处理器3将分析数据信号转化成电信号，并将电信号发 送至PLC控制器4。PLC控制器4根据分析结果，分别发送指令给风量调节阀门13和变频除 尘风机53，调节压入式风筒11的压风量和粉尘吸入器52的抽风量。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的 技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护 范围。
Claims (6)
1.一种综掘面压抽风流自动协同调控系统，包括送风装置、设置于采煤机上的探测单元、数据处理器、PLC控制器及除尘装置，其特征在于，所述送风装置位于在采煤机上方，且靠近巷道顶板；送风装置的出风口朝向综掘面的上部，其进风口设有压风风机；探测单元设在采煤机的前端，所述PLC控制器也设在采煤机上，其与数据处理器电连接；除尘装置设在采煤机上，位于探测单元的后侧，所述除尘装置的进风口朝向综掘面；除尘装置包括变频除尘风机，变频除尘风机信号端与PLC控制器电连接；探测单元包括粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪，粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪均与数据处理器电相连。
2.根据权利要求1所述的一种综掘面压抽风流自动协同调控系统，其特征在于，所述送风装置包括压入式风筒及附壁风筒，压入式风筒和附壁风筒一前一后布置，通过风量调节阀门相连，风量调节阀门的信号端与PLC控制器电连接。
3.根据权利要求2所述的一种综掘面压抽风流自动协同调控系统，其特征在于，所述附壁风筒位于除尘装置上方，由多节胶皮管体首尾依次相接的构成；附壁风筒的下部规则布置有若干个出风孔，每个出风孔的直径均不小于100mm。
4.根据权利要求1所述的一种综掘面压抽风流自动协同调控系统，其特征在于，除尘装置还包括抽出式风筒、粉尘吸入器，抽出式风筒的前端具有至少两个抽风口，每个抽风口处均设有一个上述的粉尘吸入器；所述变频除尘风机安装在抽出式风筒的内部，位于采煤机的后侧。
5.一种综掘面压抽风流自动协同调控系统的使用方法，采用权利要求1至4任意一项所述的综掘面压抽风流自动协同调控系统，包括如下过程：开启送风装置的压风风机和除尘装置的变频除尘风机，附壁风筒内的一部分风从压入式风筒的前端吹出，另一部分风从附壁风筒下部的出风孔吹出；采煤机的截割头开始工作，采煤过程中产生的粉尘，随着压入式风筒吹出的风向下、向后回旋，被粉尘吸入器吸入抽出式风筒的内部；附壁风筒的出风孔连续向下吹风形成气幕，阻挡其前方的粉尘向巷道后侧扩散。
6.根据权利要求5所述的一种综掘面压抽风流自动协同调控系统的使用方法，其特征在于，粉尘探测仪和瓦斯浓度检测仪，实时测量巷道靠近综掘面位置的粉尘浓度和瓦斯浓度，并将数据输送至数据处理器进行分析，数据处理器将分析结果发送至PLC控制器；PLC控制器根据分析结果，分别发送指令给风量调节阀门和变频除尘风机，调节压入式风筒的压风量和粉尘吸入器的抽风量。
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