空氣防塵攝像保護系統在綜采工作面的設計與應用

文/武培林

空氣防塵攝像保護系統在綜采工作面的設計與應用

文/武培林

先進的視頻監控系統對無人工作面來說必不可少，即使是有人作業的工作面，通過視頻監控系統也能很好的掌握井下作業狀況。同時井下的視頻畫面，可以通過光纖傳輸至地面控制中心，對于提高井下作業管理，也能起到巨大作用。但由于井下環境惡劣，尤其是綜采工作面上，采煤機割煤過程中產生大量的粉塵，加上采煤過程中的噴水，使得井下空氣潮濕，所以視頻攝像機如果沒有保護，鏡頭很快就會被灰塵遮擋，使得視頻監控的效果大打折扣。考慮到井下防爆的要求，根據井下的現實狀況，設計一套基于空氣防塵的攝像保護裝置顯得尤為重要。

一、空氣防塵攝像保護系統的原理

空氣防塵保護就是在監控攝像機的外部加上保護套，將井下源源不斷的空氣接入保護套內，使得在攝像機鏡頭的前方始終形成較大的壓差，高壓空氣不間斷的從保護套吹出，使灰塵無法接近鏡頭，保證清晰的視頻信號傳回井下監控主機。

二、空氣防塵攝像保護系統的結構

1.防塵攝像保護套結構

空氣防塵攝像保護套結構如圖1。壓縮空氣經進氣導管1進入，再經壓縮空氣出口8流出，通過控制前蓋2的松緊，即可以控制空氣的流出量和流出壓力。可適應不同環境下的防塵需要。保護套采用不銹鋼材料加工，為了防止攝像機振動，影響視頻信號，需要在內部添加阻尼，攝像機安裝好后，必須將后蓋緊固，以減少振動影響。視頻信號線經視頻線出口11接入井下光纖交換機。最后將視頻信號傳回監控主機。

圖1　空氣防塵攝像保護套結構圖

2.防塵攝像保護系統結構

為了停機檢修的需要，以及處理工作面急停故障，需要中斷空氣輸入。為了防止長時間停機時攝像鏡頭受到煤塵污染，在攝像保護套的前蓋部位，增加了保護裝置以保護鏡頭。

圖2　攝像保護裝置結構圖

保護裝置利用空氣作為動力，在空氣接入后，空氣經進氣導管5進入氣缸，壓縮空氣推動活塞推桿4，當活塞壓力大于彈簧剛度后，活塞克服彈簧剛度向前推移，活塞推桿前端成60°三角形錐面，此與左右蓋倒三角錐面完全相切。推桿前移將左側蓋1、右側蓋3頂開，只要空氣不中斷，兩側蓋始終處于開啟狀態，攝像機可以實時將視頻信號傳回監控主機。當中斷空氣源后，彈簧彈力會自動將活塞推桿推回原位，左側蓋1和右側蓋3會在自身重力下自動下落閉合。為了能夠更好的防塵，將左右蓋的結合面設計成45°角的相切面，保證兩蓋能夠緊密結合，抑制煤塵侵入，保證鏡頭前鋼化玻璃鏡片免受污染。

3.防塵攝像保護系統總結構

將圖1部分和圖2部分焊接為一體，使固定基座與進氣導管之間中心線夾角成90°。合成體即為空氣防塵攝像保護系統。

4.防塵攝像保護系統進氣流程結構

空氣導管連接如圖3。壓縮空氣經節流閥1流入，節流閥1主要是調節進氣壓力。經三通2分為兩路，一路流入攝像保護套前蓋，保護鏡頭免受煤塵污染；一路經安全閥6進入氣缸7，推動活塞推桿克服彈簧剛度，打開鏡頭前端的保護裝置。安全閥6的主要作用是當氣缸7內的壓力達到或超出彈簧極限應力時，安全閥自動打開，使氣缸7內氣體泄壓，保證壓力始終處于安全壓力范圍之內，保護氣缸內的壓縮彈簧。

圖3　進氣流程圖

三、空氣防塵攝像保護系統在綜采工作面中的應用

1.空氣防塵保護裝置在工作面中的布置

應用的綜采工作面實際長度為150m，安裝工作面支架97架，進風巷端頭支架3架，回風巷端頭支架2架，進風巷超前支架3架，回風巷超前支架3架。按照設計要求，進風巷安裝一套攝像裝置，回風巷安裝一套攝像裝置，工作面每四臺支架安裝一套攝像裝置，采煤機機身及左右搖臂各安裝一套（采煤機上不接進氣管道），共計29套。具體布置如圖4。

圖4　布置圖

2.空壓機的選型

（1）空壓機類型選擇。選擇雙螺桿式空氣壓縮機。采用高效帶輪傳動，帶動主機轉動進行空氣壓縮，通過噴油對主機內的壓縮空氣進行冷卻，主機排出的空氣和油混合氣體經過粗、精兩道分離，將壓縮空氣中的油分離出來，最后得到潔凈的壓縮空氣。冷卻器用于冷卻壓縮空氣和油。

四、結論

防塵攝像保護系統，是為了實現煤礦綜采工作面無人化而設計的，用于保護監控攝像機免受煤塵污染。同時考慮到自動化無人操作，以及工作面防爆性的要求，創新性地采用空氣作為動力，完全符合煤礦生產安全規程，能夠在井下惡劣的環境中保護攝像鏡頭免受煤塵污染。

目前經過3個月的井下試驗，已經成功地應用于山西陽泉蔭營煤礦120213薄煤塵綜采工作面，完全滿足遠程集控采煤，遠程監控工作面的要求。

（責任編輯：李元）

作者單位：（山西省陽泉蔭營煤礦）