EJM340/4-2 掘錨一體機水冷卻噴霧系統設計

王佃武

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

EJM340/4-2 掘錨一體機集截割、裝載、運輸、行走、錨護于一體，在煤巷掘進中應用極為廣泛。EJM340/4-2 掘錨一體機總裝機功率742 kW，行走、截割、裝載、運輸、泵站均為電機驅動，考慮空間布置，選用的都是體積較小的水冷電機。在掘進工作時，截割滾筒高速旋轉會產生大量的粉塵，并時有火花伴隨。因此，在EJM340/4-2 掘錨一體機上配置水冷卻噴霧系統，實現整機的冷卻及降塵。

1 EJM340/4-2 掘錨一體機水冷卻噴霧系統

1.1 水冷卻噴霧系統工作原理

水冷卻噴霧系統（圖1）工作原理：系統總水管經球閥1 進入反沖洗過濾器2，流出分為兩路：第一路經加壓水泵、控制閥8、減壓閥10、流量表11、流量開關12 后至截割電機和裝載電機，2 個截割電機串聯連接，2 個裝載電機也是串聯連接，冷卻水經噴嘴噴出，加壓水泵啟動和控制閥8 開啟由液壓系統控制。第二路經減壓閥5、液壓系統冷卻器后至泵站電機、除塵系統內噴霧、輸送槽噴霧。水經泵站電機后至鉆箱。在正常工況下，掘錨機行走工況較少，發熱也較少，因此，只在掘錨機長距離行駛時（如掘錨機下井、升井、更換工作面等）對行走電機和變頻器進行冷卻，冷卻水流入大氣，由球閥9 進行控制。因為是開放式冷卻，冷卻效率較高。

圖1 水冷卻噴霧系統

為了控制割煤時摩擦產生的火花及煤塵，掘錨一體機設置截割噴霧、鏟板噴霧、輸送槽噴霧，其上裝有噴嘴，噴嘴為74°空心錐類型，此類噴嘴通過進氣口與旋流腔相切。壓力水進入旋流腔，旋轉的水在離開噴嘴口時形成一個空心錐形水環，進而錐形擴散、霧化，霧狀水粒吸附粉塵使之沉淀，以達到降塵效果。截割噴霧、鏟板噴霧、輸送槽噴霧噴出的水霧簾與滾筒前方的煤壁、左右煤壁形成一封閉空間，將截割產生的粉塵封閉起來，負壓濕式除塵器將封閉空間內的含塵氣體吸走，通過除塵器內噴霧形成的水幕，捕捉氣流中的粉塵，濕潤氣流通過風機向掘錨一體機后部排出，從而達到濕式除塵效果。

1.2 系統參數設計

煤礦安全標準要求截割噴霧壓力≥2 MPa，空心錐噴嘴在2 MPa 壓力時噴水量為2.7 L/min，截割和鏟板噴嘴數量為24 個，因此最小水量時64.8 L/min。輸送槽和除塵內噴霧壓力≥0.5 MPa，共9 個噴嘴，最小水量需11.7 L/min。鉆箱進水量≥15 L/min，共需90 L/min。因此，系統總進水要滿足所有噴嘴在最小壓力時的噴水量為167 L/min。由于個別礦井存在水壓不足的情況，因此在截割噴霧上設置帶有安全閥和蓄能器的增壓系統，以保證噴嘴噴霧壓力≥2 MPa，安全閥7 設定壓力3 MPa，蓄能器充氮壓力1.5 MPa，用于穩定噴霧壓力。在系統進水處設置反沖洗過濾器2，過濾精度200 μm，保證整個系統的清潔。在反沖洗進出口有壓力表，進口壓力為礦井所提供水的水壓，進出口水壓表壓力顯示差距較大時，說明反沖洗過濾器有堵塞，需要清理。反沖洗過濾器出口設安全閥通大氣，設定壓力2.5 MPa。增壓水泵出口設2.2 MPa 減壓閥10，保證此路壓力＜2.2 MPa。

1.3 系統的控制、報警、保護

當掘錨一體機進行掘進工作時，水冷卻噴霧系統也隨之啟動。截割、鏟板噴霧以及增壓水泵與截割滾筒聯動。啟動截割時，液壓系統信號油將增壓水泵和控制閥8 開啟，增壓后的水經流量計11和流量開關12，流量計用來觀察此路水流量，當流量＜66 L/min時，流量開關將信號傳出，截割與裝載電機將被強制停機。截割和鏟板噴嘴處分別裝有壓力傳感器13，14，壓力＜2 MPa 時強制停止截割滾筒。運輸槽噴霧和除塵內噴霧分別與運輸電機和除塵電機聯動。增壓水泵入口有壓力傳感器3，當增壓水泵進口壓力＞2.2 MPa 時，增壓系統不需要工作也能滿足噴嘴所需壓力，壓力傳感器3 將信號傳出，切斷增壓系統電磁閥。

2 影響系統性能的因素及處理措施

（1）由于煤礦水質不好，經常造成系統的堵塞而導致冷卻效果不佳、噴霧不足。進水處有反沖洗過濾器，要求每班工作前進行沖洗，嚴重時更換反沖洗過濾器濾芯。

（2）污垢堵塞噴嘴，可用針狀物體將污垢捅出，長時間工作后，噴嘴錐口和內流通道磨損，影響噴霧的流量、壓力和噴霧形狀，此時噴嘴需要更換。

（3）系統長時間運行后，在電機水道、液壓系統冷卻器產生水垢，造成冷卻效率下降，需要定期清理。

（4）水路元件彈簧上的水垢會導致閥芯不復位，造成安全閥、減壓閥壓力不準確，控制閥不能可靠地開關，因此，需要定期檢查系統壓力，功能，必要時可更換水閥彈簧。

3 結語

EJM340/4-2 掘錨一體機于2018 年8 月在涼水井煤礦順利完成工業性試驗，累計掘進巷道1780 m。水冷卻噴霧系統運行穩定，冷卻、噴霧、除塵效果良好，保障了良好的整機性能，為煤礦工人提供了健康的工作環境。

基金名稱：中煤科工集團有限公司科技創新創業資金專項重點項目；基金編號：2018ZD005；項目名稱：中等穩定頂板條件下煤巷掘支運技術與成套裝備。