CN112169496B - 一种受限空间智能精准喷雾降尘系统及方法 - Google Patents

一种受限空间智能精准喷雾降尘系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种受限空间智能精准喷雾降尘系统，包括喷雾降尘模块、粉尘参数监测模块、数据传输模块和智能控制模块；喷雾降尘模块中包括与蓄水池相连的主供水管，主供水管上依次安装表面活性剂自动添加装置、磁化装置、柱塞泵、电磁阀Ⅰ、压力传感器Ⅰ和流量传感器Ⅰ，粉尘参数监测模块包括粉尘浓度传感器，在线粒度分析仪和风速传感器；数据传输模块包括数据处理器和通信电缆，智能控制模块包括智能可编程控制器。本发明运行时，实际的供水供气参数通过数据传输模块实时反馈给智能控制模块，从而避免了实际的喷雾参数与最佳喷雾参数发生偏离，保证系统的降尘效率；运行过程中无需人工干预，避免了人为操作的失误，可靠性高。

Description

一种受限空间智能精准喷雾降尘系统及方法
技术领域
本发明涉及一种粉尘治理技术，特别是涉及一种受限空间智能精准喷雾降尘系统及方法。
背景技术
随着现代化技术和设备的大力推广，矿山、隧道掘进、火电厂等行业领域的粉尘问题日趋严重，长期接触高浓度粉尘会诱发不可治愈性的尘肺病，造成严重的健康损害和经济损失，许多粉尘还有爆炸危险性，在特定条件下可能引发粉尘爆炸事故，造成重大人员伤亡和经济损失。
水喷雾技术由于技术简单、成本低廉，在粉尘防治领域得到了广泛的应用，传统的喷雾降尘系统需要人工控制，管理难度大；无法根据粉尘的性质和分布特征自动调节喷雾参数，降尘效果较差；当粉尘浓度过高时，经常盲目的增大喷雾量来提高降尘效率，但这种方式的效果往往较差，同时会造成工作面积水，使工作环境进一步恶化；对于某些疏水性粉尘，通常需要在水中加入表面活性剂或者对水进行磁化处理以降低水的表面张力，但传统的喷雾技术无法实现这些功能。现有的智能喷雾降尘系统智能化程度低，仅能根据粉尘浓度、产尘点的变化自动实现系统的开停。因此，研发一种智能精准喷雾降尘技术，是保障企业安全生产、工人身心健康的迫切需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种受限空间智能精准喷雾降尘系统及方法，解决了以往“粗放式”喷雾降尘效果较差的问题，且本系统无需人工操作，可靠性高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种受限空间智能精准喷雾降尘系统，包括喷雾降尘模块、粉尘参数监测模块、数据传输模块和智能控制模块；
所述喷雾降尘模块中包括与蓄水池相连的主供水管，主供水管上依次安装表面活性剂自动添加装置、磁化装置、柱塞泵、电磁阀Ⅰ、压力传感器Ⅰ和流量传感器Ⅰ，所述磁化装置上安装有磁场测量仪，所述主供水管的出水端与若干支供水管相连，支供水管上依次安装有电磁阀Ⅲ、压力传感器Ⅲ、流量传感器Ⅲ，所述支供水管的出水端与气水雾化喷嘴的进水端连接；所述的喷雾降尘模块还包括与空气压缩机相连的主供气管，主供气管上依次安装电磁阀Ⅱ，压力传感器Ⅱ和流量传感器Ⅱ，主供气管的出气端与若干支供气管相连，支供气管上依次安装有电磁阀Ⅳ、压力传感器Ⅳ、流量传感器Ⅳ，所述支供气管的出气端气水雾化喷嘴的进气端连接；
所述的粉尘参数监测模块包括用于在线监测粉尘浓度、粉尘粒径和风速的粉尘浓度传感器，在线粒度分析仪和风速传感器；
所述数据传输模块包括数据处理器和通信电缆，所述的数据处理器通过通信电缆分别与粉尘浓度传感器、风速传感器、在线粒度分析仪、磁场测量仪、各压力传感器、各流量传感器相连接；
所述智能控制模块包括智能可编程控制器，所述智能可编程控制器通过数据线与数据处理器连接，智能可编程控制器通过通信电缆分别与柱塞泵、空气压缩机、磁化装置、各电磁阀连接。
本发明进一步的，所述表面活性剂自动添加装置包括用于盛装表面活性剂溶液的储液罐和供液管，所述供液管上安装电磁阀Ⅴ和流量传感器Ⅴ，所述电磁阀Ⅴ和流量传感器通过通信电缆连接智能可编程控制器。
本发明进一步的，所述智能可编辑控制器上还设有LED显示屏。
本发明进一步的，所述智能可编辑控制器预设有水喷雾控制程序、表面活性剂溶液喷雾控制程序和表面活性剂磁化溶液控制程序，并根据粉尘性质自动选择最佳控制程序。
本发明还提供一种利用上述受限空间智能精准喷雾降尘系统的降尘方法，包括以下步骤：
a.采集受限空间内的粉尘，在实验室分析粉尘的润湿特性，并将分析结果输入智能可编辑控制器；
b.通信电缆将设置在受限空间中的粉尘参数监测模块监测到的粉尘浓度、粒度和风速信息传输到数据处理器，数据处理器将数据分析、整理后通过数据线传输给智能可编辑控制器；
c.当粉尘浓度超过预设的粉尘浓度上限时，智能可编辑控制器根据粉尘浓度和粉尘的润湿特性自动选择最佳的控制程序，并根据该程序优选出最佳的表面活性剂溶液添加速率，磁场强度，供水供气参数—水压、水流量、气压、气流量、气水流量比，以及喷雾参数—雾滴粒径和雾滴速度，其中最优雾滴粒径、速度与粉尘粒径、速度相似，最后控制喷雾降尘系统启动；
d1.若智能可编辑控制器选择水喷雾控制程序，则柱塞泵和空气压缩机接收命令后开始启动，同时供水管和供气管上的各电磁阀根据命令要求自动调节阀门开度，以控制各个管路的供水供气参数-压力、流量和气水流量比，进而控制雾滴粒径和速度；
d2.若智能可编辑控制器选择表面活性剂溶液喷雾控制程序，则在步骤d1的基础上自动调节表面活性剂自动添加装置中的电磁阀Ⅲ的开度，表面活性剂溶液以一定速率流入主供水管；
d3.若智能可编辑控制器选择表面活性剂磁化溶液控制程序，则在步骤d1和步骤d2的的基础上，开启磁化装置并自动调节磁化强度；
e.喷雾降尘工作开始后，实际的供液供气参数—压力、流量和气水比，磁化参数通过数据传输系统传输给智能可编辑控制器，智能可编辑控制器将此组数据与步骤d中得到的最佳参数进行对比，并根据对比结果进一步调节各电磁阀，直至两组数据一致；
f.当粉尘浓度传感器监测到的粉尘浓度低于预设的粉尘浓度下限时，智能可编辑控制器控制喷雾降尘模块关闭，降尘作业完成。
本发明进一步的，智能可编辑控制器可根据供水供气参数估算出雾滴平均粒径和雾滴速度，其中雾滴平均粒径的计算公式如下：
Figure BDA0002650483600000031
式中：DC——雾滴平均粒径，m；Vr——混合室中气液两相相对流速，m/s；σ——液体的表面张力系数，10-5N/cm；μL——液体的粘性系数，Pa·s；ρL——液体密度，g/cm3；Ql——液体的体积流量，m3/s；Qg——气体的体积流量,m3/s；
雾滴速度的计算公式为：
Figure BDA0002650483600000032
其中：Ud——雾滴在物流稳定区域的速度，m/s；Ah——喷嘴混合室出口面积，m2；Ql——液体的体积流量，m3/s；Qg——气体的体积流量，m3/s。
本发明进一步的，所述智能可编辑控制器可根据风速估算出粉尘运移速度，其经验公式为：
Figure BDA0002650483600000041
Figure BDA0002650483600000042
Figure BDA0002650483600000043
式中：up——粉尘速度，m/s；upx——粉尘在水平方向的速度，m/s；upy——粉尘在垂直方向的速度，m/s；ug——风速，m/s；dp——粉尘粒径，m；ρp——粉尘密度，kg/m3；Cd——粉尘颗粒的阻力系数；ρg——空气密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2。
本发明进一步的，所述数据传输模块传输给智能可编辑控制器的各项参数以及智能可编辑控制器优选出的最佳参数均在LED显示屏上实时显示。
与现有技术相比，本发明可以实时监测粉尘浓度、粒度和风速，可以根据风速自动估算出粉尘的运移速度，解决了当前无法测量粉尘速度的难题，同时系统可以根据粉尘的浓度、粒度、速度，并结合在实验室分析得到的粉尘润湿特性选择最佳的喷雾方案；系统可以自动向供水管中加入表面活性剂溶液并对水进行磁化处理，并根据需要自动调节供液速率和磁场大小，提高了喷雾的降尘能力，解决以往喷雾技术降尘效率低的问题；以往的研究表明，雾滴粒径、速度与粉尘粒径、速度相同时，喷雾的降尘效率较高，而通过安装在支供水管和支供气管上的电磁阀，系统可以自动调节每个喷嘴的供水供气压力、流量以及气水比，使每个喷嘴喷出的喷雾粒径和速度与该区域粉尘的粒径和速度相似，从而实现对每个区域的精准、高效降尘；在系统运行时，实际的供水供气参数通过数据传输模块实时反馈给智能控制模块，从而避免了实际的喷雾参数与最佳喷雾参数发生偏离，保证了系统的降尘效率；系统在整个运行过程中无需人工干预，避免了人为操作可能带来的失误，可靠性高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明在采煤工作面的布置示意图；
图3是本发明在隧道掘进工作面的布置示意图；
图4是本发明在火电厂输煤系统中的布置示意图；
图5是本发明的工作原理框图；
图中，1—喷雾降尘模块，2—粉尘参数监测模块，3—数据传输模块，4—智能控制模块，5—表面活性剂溶液自动添加装置，6—蓄水池，7—柱塞泵，8—空气压缩机，9—气水雾化喷头，10—储液罐，11—主供水管，12—主供气管，13—支供水管，14—支供气管，15—数据处理器，16—智能可编辑控制器，17—粉尘浓度传感器，18—风速传感器，19—在线粒径分析仪，20—磁化装置，21—磁场测量仪，22—供液管，23—通信电缆，24—数据线，25—电磁阀Ⅰ，26—电磁阀Ⅱ，27—电磁阀Ⅲ，28—电磁阀Ⅳ，29—电磁阀Ⅴ，30—压力传感器Ⅰ，31—压力传感器Ⅱ，32—压力传感器Ⅲ，33—压力传感器Ⅳ，34—流量传感器Ⅰ，35—流量传感器Ⅱ，36—流量传感器Ⅲ，37—流量传感器Ⅳ，38—流量传感器Ⅴ，39—LED显示屏，40—采煤工作面，41—煤体，42—回风巷，43—进风巷，44—新鲜风流，45—含尘风流，46—掘进巷道，47—掘进工作面，48—掘进机，49—风筒，50—带式输送机I，51—滚轴筛,52—碎煤机，53—带式输送机II，54—漏斗，55—落煤管，56—导料槽I，57—导料槽II，58—导料槽III。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。在本发明的描述中，需要理解的是，前部、侧面、上部等指示的方位或位置关系为基于附图实物位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，或以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如附图1所示，本发明一种受限空间智能精准喷雾降尘系统，包括喷雾降尘模块1、粉尘参数监测模块2、数据传输模块3和智能控制模块4；喷雾降尘模块1中包括与蓄水池6相连的主供水管11，主供水管11上依次安装表面活性剂自动添加装置5、磁化装置20、柱塞泵7、电磁阀Ⅰ25、压力传感器Ⅰ30和流量传感器Ⅰ34，所述磁化装置20上安装有磁场测量仪21，所述主供水管11的出水端与若干支供水管13相连，支供水管13上依次安装有电磁阀Ⅲ27、压力传感器Ⅲ32、流量传感器Ⅲ36，所述支供水管13的出水端与气水雾化喷嘴9的进水端连接；所述的喷雾降尘模块1还包括与空气压缩机8相连的主供气管12，主供气管12上依次安装电磁阀Ⅱ26，压力传感器Ⅱ31和流量传感器Ⅱ35，主供气管12的出气端与若干支供气管14相连，支供气管14上依次安装有电磁阀Ⅳ28、压力传感器Ⅳ33、流量传感器Ⅳ37，所述支供气管14的出气端气水雾化喷嘴9的进气端连接；粉尘参数监测模块2包括用于在线监测粉尘浓度、粉尘粒径和风速的粉尘浓度传感器17，在线粒度分析仪19和风速传感器18；数据传输模块3包括数据处理器15和通信电缆23，所述的数据处理器15通过通信电缆23分别与粉尘浓度传感器17、风速传感器18、在线粒度分析仪19、磁场测量仪21、各压力传感器、各流量传感器相连接；智能控制模块4包括智能可编程控制器16，所述智能可编程控制器16通过数据线24与数据处理器15连接，智能可编程控制器16通过通信电缆23分别与柱塞泵7、空气压缩机8、磁化装置20、各电磁阀连接。
在本发明的另一些具体实施方式中，其余与上述实施方式相同，不同之处在于，如图1所示，所述表面活性剂自动添加装置5包括用于盛装表面活性剂溶液的储液罐10和供液管22，所述供液管22上安装电磁阀Ⅴ29和流量传感器Ⅴ38，所述电磁阀Ⅴ29和流量传感器38通过通信电缆23连接智能可编程控制器16。
在本发明的另一些具体实施方式中，其余与上述实施方式相同，不同之处在于，如图1所示，所述智能可编辑控制器16上还设有LED显示屏39。
在本发明的另一些具体实施方式中，其余与上述实施方式相同，不同之处在于，所述智能可编辑控制器16预设有水喷雾控制程序、表面活性剂溶液喷雾控制程序和表面活性剂磁化溶液控制程序，并能根据粉尘性质自动选择最佳控制程序。
如图1和图5所示，利用上述实施例的降尘方法，包括以下步骤：
a.采集受限空间内的粉尘，在实验室分析粉尘的润湿特性，并将分析结果输入智能可编辑控制器16；
b.通信电缆23将设置在受限空间中的粉尘参数监测模块2监测到的粉尘浓度、粒度和风速信息传输到数据处理器15，数据处理器15将数据分析、整理后通过数据线24传输给智能可编辑控制器16；
c.当粉尘浓度超过预设的粉尘浓度上限时，智能可编辑控制器16根据粉尘浓度和粉尘的润湿特性自动选择最佳的控制程序，并根据该程序优选出最佳的表面活性剂溶液添加速率，磁场强度，供水供气参数—水压、水流量、气压、气流量、气水流量比，以及喷雾参数—雾滴粒径和雾滴速度，其中最优雾滴粒径、速度与粉尘粒径、速度相似，最后控制喷雾降尘系统启动；
d1.若智能可编辑控制器16选择水喷雾控制程序，则柱塞泵7和空气压缩机8接收命令后开始启动，同时供水管和供气管上的各电磁阀根据命令要求自动调节阀门开度，以控制各个管路的供水供气参数-包括压力、流量和气水流量比，进而控制雾滴粒径和速度；
d2.若智能可编辑控制器16选择表面活性剂溶液喷雾控制程序，则在步骤d1的基础上自动调节表面活性剂自动添加装置中的电磁阀Ⅲ27的开度，表面活性剂溶液以一定速率流入主供水管11；
d3.若智能可编辑控制器16选择表面活性剂磁化溶液控制程序，则在步骤d1和步骤d2的的基础上，开启磁化装置20并自动调节磁化强度；
e.喷雾降尘工作开始后，实际的供液供气参数—压力、流量和气水比，磁化参数通过数据传输系统3传输给智能可编辑控制器16，智能可编辑控制器16将此组数据与步骤d中得到的最佳参数进行对比，并根据对比结果进一步调节各电磁阀，直至两组数据一致；
f.当粉尘浓度传感器17监测到的粉尘浓度低于预设的粉尘浓度下限时，智能可编辑控制器16控制喷雾降尘模块1关闭，降尘作业完成。
下面分别以上述实施例步骤b的受限空间为采煤工作面、隧道掘进工作面或火电厂输煤系统中为例进行说明。
如图2所示，受限空间为采煤工作面：采煤工作面40一侧为进风巷43、另一侧为回风巷42，自进风巷43流入的新鲜风流44通过采煤工作面40时形成含尘风流45，并从回风巷42排出，在采煤工作面使用本发明时，将粉尘参数监测模块2和气水雾化喷头9设置在形成含尘风流45的采煤工作面40，以及排出含尘风流45的回风巷42内即可。
如图3所示，受限空间为隧道掘进工作面：掘进巷道46一侧放置风筒49，在隧道掘进过程中，掘进机48前方及远离风筒49的巷道一侧的粉尘浓度较高，因此可以将粉尘参数监测模块2和气水雾化喷头9放置在掘进机48机身前方，以及掘进机48上远离风筒49的一侧，此外在掘进机48后方的掘进巷道46中也可以安放粉尘参数监测模块2和气水雾化喷头9。
如图4所示，在火电厂输煤系统中煤块首先经带式输送机I50送入落煤管55，然后由落煤管55输送至滚轴筛51，经过筛分后，小块煤体经漏斗54、导料槽I56输送到带式输送机II53上，大块煤体通过导料槽II57送入碎煤机52，破碎后经导料槽III58输送到带式输送机II53。输煤系统中的产尘点较多，因此可以将粉尘参数监测模块2和气水雾化喷头9分别设置在几个重要的产尘点，如带式输送机I50与落煤管55之间的转载点上方，滚轴筛51和碎煤机52的上方，导料槽I56和料槽III58的尾部。
在上述实施例中，智能可编辑控制器16可根据供水供气参数估算出雾滴平均粒径和雾滴速度，其中雾滴平均粒径的计算公式如下：
Figure BDA0002650483600000081
式中：DC——雾滴平均粒径，m；Vr——混合室中气液两相相对流速，m/s；σ——液体的表面张力系数，10-5N/cm；μL——液体的粘性系数，Pa·s；ρL——液体密度，g/cm3；Ql——液体的体积流量，m3/s；Qg——气体的体积流量,m3/s；
雾滴速度的计算公式为：
Figure BDA0002650483600000082
其中：Ud——雾滴在物流稳定区域的速度，m/s；Ah——喷嘴混合室出口面积，m2；Ql——液体的体积流量，m3/s；Qg——气体的体积流量，m3/s。
在上述实施例中，智能可编辑控制器16可根据风速估算出粉尘运移速度，其经验公式为：
Figure BDA0002650483600000083
Figure BDA0002650483600000084
Figure BDA0002650483600000085
式中：up——粉尘速度，m/s；upx——粉尘在水平方向的速度，m/s；upy——粉尘在垂直方向的速度，m/s；ug——风速，m/s；dp——粉尘粒径，m；ρp——粉尘密度，kg/m3；Cd——粉尘颗粒的阻力系数；ρg——空气密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2。
在本发明的另一些具体实施方式中，其余与上述实施方式相同，不同之处在于，如图1所示，通过数据传输模块15传输给智能可编辑控制器16的各项参数以及智能可编辑控制器16优选出的最佳参数均在LED显示屏39上实时显示。
需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种受限空间智能精准喷雾降尘系统，其特征在于：包括喷雾降尘模块(1)、粉尘参数监测模块(2)、数据传输模块(3)和智能控制模块(4)；
所述喷雾降尘模块(1)中包括与蓄水池(6)相连的主供水管(11)，主供水管(11)上依次安装表面活性剂自动添加装置(5)、磁化装置(20)、柱塞泵(7)、电磁阀Ⅰ(25)、压力传感器Ⅰ(30)和流量传感器Ⅰ(34)，所述磁化装置(20)上安装有磁场测量仪(21)，所述主供水管(11)的出水端与若干支供水管(13)相连，支供水管(13)上依次安装有电磁阀Ⅲ(27)、压力传感器Ⅲ(32)、流量传感器Ⅲ(36)，所述支供水管(13)的出水端与气水雾化喷嘴(9)的进水端连接；所述的喷雾降尘模块(1)还包括与空气压缩机(8)相连的主供气管(12)，主供气管(12)上依次安装电磁阀Ⅱ(26)，压力传感器Ⅱ(31)和流量传感器Ⅱ(35)，主供气管(12)的出气端与若干支供气管(14)相连，支供气管(14)上依次安装有电磁阀Ⅳ(28)、压力传感器Ⅳ(33)、流量传感器Ⅳ(37)，所述支供气管(14)的出气端气水雾化喷嘴(9)的进气端连接；
所述的粉尘参数监测模块(2)包括用于在线监测粉尘浓度、粉尘粒径和风速的粉尘浓度传感器(17)，在线粒度分析仪(19)和风速传感器(18)；
所述数据传输模块(3)包括数据处理器(15)和通信电缆(23)，所述的数据处理器(15)通过通信电缆(23)分别与粉尘浓度传感器(17)、风速传感器(18)、在线粒度分析仪(19)、磁场测量仪(21)、各压力传感器、各流量传感器相连接；
所述智能控制模块(4)包括智能可编程控制器(16)，所述智能可编程控制器(16)通过数据线(24)与数据处理器(15)连接，智能可编程控制器(16)通过通信电缆(23)分别与柱塞泵(7)、空气压缩机(8)、磁化装置(20)、各电磁阀连接；所述智能可编辑控制器(16)预设有水喷雾控制程序、表面活性剂溶液喷雾控制程序和表面活性剂磁化溶液控制程序，并根据粉尘性质自动选择最佳控制程序。
2.根据权利要求1所述的一种受限空间智能精准喷雾降尘系统，其特征在于：所述表面活性剂自动添加装置(5)包括用于盛装表面活性剂溶液的储液罐(10)和供液管(22)，所述供液管(22)上安装电磁阀Ⅴ(29)和流量传感器Ⅴ(38)，所述电磁阀Ⅴ(29)和流量传感器(38)通过通信电缆(23)连接智能可编程控制器(16)。
3.根据权利要求1所述的一种受限空间智能精准喷雾降尘系统，其特征在于：所述智能可编辑控制器(16)上还设有LED显示屏(39)。
4.利用权力要求1至3任一项所述的一种受限空间智能精准喷雾降尘系统的降尘方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.采集受限空间内的粉尘，在实验室分析粉尘的润湿特性，并将分析结果输入智能可编辑控制器(16)；
b.通信电缆(23)将设置在受限空间中的粉尘参数监测模块(2)监测到的粉尘浓度、粒度和风速信息传输到数据处理器(15)，数据处理器(15)将数据分析、整理后通过数据线(24)传输给智能可编辑控制器(16)；
c.当粉尘浓度超过预设的粉尘浓度上限时，智能可编辑控制器(16)根据粉尘浓度和粉尘的润湿特性自动选择最佳的控制程序，并根据该程序优选出最佳的表面活性剂溶液添加速率，磁场强度，供水供气参数—水压、水流量、气压、气流量、气水流量比，以及喷雾参数—雾滴粒径和雾滴速度，其中最优雾滴粒径、速度与粉尘粒径、速度相似，最后控制喷雾降尘系统启动；
d1.若智能可编辑控制器(16)选择水喷雾控制程序，则柱塞泵(7)和空气压缩机(8)接收命令后开始启动，同时供水管和供气管上的各电磁阀根据命令要求自动调节阀门开度，以控制各个管路的供水供气参数-包括压力、流量和气水流量比，进而控制雾滴粒径和速度；
d2.若智能可编辑控制器(16)选择表面活性剂溶液喷雾控制程序，则在步骤d1的基础上自动调节表面活性剂自动添加装置中的电磁阀Ⅲ(27)的开度，表面活性剂溶液以一定速率流入主供水管(11)；
d3.若智能可编辑控制器(16)选择表面活性剂磁化溶液控制程序，则在步骤d1和步骤d2的的基础上，开启磁化装置(20)并自动调节磁化强度；
e.喷雾降尘工作开始后，实际的供液供气参数—压力、流量和气水比，磁化参数通过数据传输系统(3)传输给智能可编辑控制器(16)，智能可编辑控制器(16)将此组数据与步骤d中得到的最佳参数进行对比，并根据对比结果进一步调节各电磁阀，直至两组数据一致；
f.当粉尘浓度传感器(17)监测到的粉尘浓度低于预设的粉尘浓度下限时，智能可编辑控制器(16)控制喷雾降尘模块(1)关闭，降尘作业完成；所述智能可编辑控制器(16)可根据供水供气参数估算出雾滴平均粒径和雾滴速度，其中雾滴平均粒径的计算公式如下：
Figure FDA0003333373670000021
式中：Dc——雾滴平均粒径，m；Vr——混合室中气液两相相对流速，m/s；σ——液体的表面张力系数，10-5N/cm；μL——液体的粘性系数，Pa·s；ρL——液体密度，g/cm3；Ql——液体的体积流量，m3/s；Qg——气体的体积流量，m3/s；
雾滴速度的计算公式为：
Figure FDA0003333373670000031
其中：Ud——雾滴在物流稳定区域的速度，m/s；
Figure FDA0003333373670000035
——喷嘴混合室出口面积，m2；Ql——液体的体积流量，m3/s；Qg——气体的体积流量，m3/s；
所述智能可编辑控制器(16)可根据风速估算出粉尘运移速度，其经验公式为：
Figure FDA0003333373670000032
Figure FDA0003333373670000033
Figure FDA0003333373670000034
式中：up——粉尘速度，m/s；upx——粉尘在水平方向的速度，m/s；upy——粉尘在垂直方向的速度，m/s；ug——风速，m/s；dp——粉尘粒径，m；ρp——粉尘密度，kg/m3；Cd——粉尘颗粒的阻力系数；ρg——空气密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2。
5.根据权力要求4所述的一种受限空间智能精准喷雾降尘系统的降尘方法，其特征在于：所述数据传输模块(15)传输给智能可编辑控制器(16)的各项参数以及智能可编辑控制器(16)优选出的最佳参数均在LED显示屏(39)上实时显示。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903553A (zh) * 2021-02-09 2021-06-04 太原理工大学 一种自动化可视多因素耦合的除尘实验系统
CN113341842B (zh) * 2021-06-28 2022-04-22 山东科技大学 一种堆场喷雾除尘智能控制系统
CN113505340B (zh) * 2021-09-06 2022-01-07 烟台双塔食品股份有限公司 一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法
CN114109481B (zh) * 2021-11-30 2024-05-31 中国矿业大学 一种智能降尘机器人及其降尘方法
CN114439476A (zh) * 2022-01-21 2022-05-06 三一重型装备有限公司 水电联动方法及系统、可读存储介质、掘进机
CN115212681A (zh) * 2022-08-31 2022-10-21 中国矿业大学 一种粉尘特性自适应的干湿协同除尘方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104198344A (zh) * 2014-08-19 2014-12-10 山东科技大学 风流-雾滴-粉尘三相介质耦合沉降的实验装置及方法
RU2581733C1 (ru) * 2015-06-29 2016-04-20 Надежда Александровна Курмазова Способ пылеподавления на угольных разрезах
CN105784400A (zh) * 2016-03-22 2016-07-20 湖南科技大学 一种煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统
CN207144993U (zh) * 2017-04-06 2018-03-27 华北科技学院 一种智能磁化细水雾降尘装置
CN110145357A (zh) * 2019-07-09 2019-08-20 山西工程技术学院 基于矿井水质特点和煤粉浓度的智能喷雾降尘系统及方法
CN110215782A (zh) * 2019-07-09 2019-09-10 厦门理工学院 一种用于堆场智能喷雾降尘的方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104198344A (zh) * 2014-08-19 2014-12-10 山东科技大学 风流-雾滴-粉尘三相介质耦合沉降的实验装置及方法
RU2581733C1 (ru) * 2015-06-29 2016-04-20 Надежда Александровна Курмазова Способ пылеподавления на угольных разрезах
CN105784400A (zh) * 2016-03-22 2016-07-20 湖南科技大学 一种煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统
CN207144993U (zh) * 2017-04-06 2018-03-27 华北科技学院 一种智能磁化细水雾降尘装置
CN110145357A (zh) * 2019-07-09 2019-08-20 山西工程技术学院 基于矿井水质特点和煤粉浓度的智能喷雾降尘系统及方法
CN110215782A (zh) * 2019-07-09 2019-09-10 厦门理工学院 一种用于堆场智能喷雾降尘的方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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喷雾冷却轴线处的雾化特性的实验研究与数值分析;刘绍彦等;《科学技术与工程》;20180831;第18卷(第24期);第228页 *

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