掘进机喷雾堵塞问题及其改进

互推小编 2023-10-18

煤矿掘进工作场所，随着进度的加快，其粉尘浓度也会越来越高，直接影响着工作人员的身心健康，也会对设备的工作环境造成很大影响。粉尘浓度也加速了采掘机械的磨损，并增加各项事故的发生机率。当煤尘浓度在0.75～1.O0mm直径范围内达到一定程度时，也很容易发生重大安全事故。因此，掘进工作面降尘问题必须要解决好。而掘进机内喷雾系统就是利用安装在截割头上的喷嘴对截齿的前面进行喷雾，以较少的水能达到较好的灭尘效果，最经济，操作又简便。但是，这种喷雾系统也容易堵塞，出现问题就降低了灭尘效果，需要对此进行改进，以提高降尘效果。

1、掘进机喷雾堵塞问题及其改进
国内各厂家生产的掘进机，内喷雾方式基本都是采取前侧喷雾，即喷嘴的位置在截齿的前侧下方一定的距离，水由喷嘴由下向上(齿尖周围)进行喷雾，见图l所示。该喷雾方式很容易喷嘴堵塞，受截割落料的阻碍使雾化距离大大缩短。水雾化程度受影响，甚至不能雾化，达不到设计喷雾效果，不能起到灭尘、冷却和润滑作用。对此，通过研究、探索，改进后便可解决这些问题。

1）改进喷嘴设计。内喷雾是将压力水经喷嘴喷出实现的，其喷雾效果与喷嘴的喷射性能、布置有很大关系。原始内喷雾系统的基本结构如图1（1）所示，喷嘴的旋转方向为顺时针方向。截割头在工作时，截齿和煤岩之间会产生研磨力。当研磨力较大时，则会产生较多的小块落料和细粉尘，卡在截齿与喷嘴座之间容易造成喷嘴堵塞。因此必须对喷嘴结构进行改进。这可对喷嘴的结构优化设计，从以下两方面入手：

一是喷嘴结构和安装方式要合理，防止作业场所周边物料或其他物品碰到喷嘴而造成内喷雾效果降低；

二是合理布置喷嘴和喷雾目的地的相对位置，保证两者间没有其他物品阻碍，使喷雾按规定路线送达，还要保证喷嘴和目的地之间的距离合适，水到达工作目的地前能充分雾化。根据喷嘴的结构优化设计，改进成一种全新的内喷雾结构，其简图见图1（2）改进后内喷雾结构的喷嘴位置从原来的在截割头体上改在前一个齿的齿座上，压力水经前一个齿座传到喷嘴，再喷到后一个齿尖周围的特定的距离内，进而对挖掘机周边的作业空间起到冷却、润滑和灭尘的效果。

2）水路系统的改进。内喷雾系统长期工作后会引发配水装置上的旋转密封过度磨损，当密封件磨损后会影响到其余配合零件的同轴度、表面粗糙度、转动速度、硬度和密封介质等。为减少偏心给旋转密封产生的附加循环应力和密封的偏磨现象，将水路系统配水盘设计成浮动模式。这样旋转密封直接与主轴上的轴套外圆面配合，形成密封面。而安装旋转密封的配水盘用两个圆柱销沿径向方向与悬臂筒固定，圆柱销与悬臂筒采用静配合，与配水盘留有一定量的间隙。如此以来，配水盘相对主轴有一定的浮动量，能自动调节密封面的不同心度。

同时，又能防止配水盘发生转动偏移。为保证泄漏的压力水能顺利排出，在悬臂段下方设计排泄口。在设计配水盘结构和材质选用时，选择浮动量时综合考虑其与主轴相联的各零部件的加工安装误差、轴承游隙及旋转密封的安装配合零件的表面粗糙度、硬度和寿命等影响。为防止旋转密封与配合面的摩擦造成的主轴过度磨损，主轴上加耐磨轴套（材料硬度、光洁度等符合要求）。

2、掘进机冷却与喷雾水路系统改进

1）冷却与喷雾水路状况。

现以EBZ-120型掘进机为例。冷却水从井下静压水管(压力为3MPa)经过滤器粗过滤后进入总进液球阀，一路送至冷却油箱和切割电机，出来后再引至前面的雾状喷嘴架处喷出，形成外喷雾；另路引至悬臂段内经配水盘经中空的切割主轴，最后由切割头上的雾状喷嘴喷出，形成内喷雾（见图2（1））。内喷雾配水装置安装在悬臂段内，14个雾状喷嘴分别安装在切割头的齿座之间；外喷雾的喷雾架固定在悬臂筒法兰上，两侧安装10个雾状喷嘴；加强型外喷雾的喷雾架固定在叉形架前端，上面安装8个雾状喷嘴。

2）内喷雾水路结构存在的问题及改造。

（1）存在的问题。在内喷雾水路结构上，均是从悬臂段内部穿过，经切割主轴至切割头，最后由切割头上的喷嘴喷出，并形成雾化。为能把冷却水和润滑油分隔开，其采用4个格和0型密封圈作为旋转密封件。但是，一旦因密封圈的质量问题和其他原因造成旋转密封件失效，将会引起以下情况发生：

①内喷雾系统无法正常工作。大量的煤尘会造成工作面作业环境恶化。同时，不能有效地冷却截齿，会大大降低截齿的使用寿命。

②冷却水进入悬臂段内部，与润滑轴承的润滑油相混合，也会导致润滑油乳化失效，严重影响轴承使用寿命。

③冷却水窜入切割电机内部，易导致电机漏电跳闸。

④密封件位于配水盘和切割主轴旋转相交处，损坏后需要将整个悬臂段拆下并分解，井下更换很难，进而影响生产。因此，该掘进机内喷雾系统使用效果不好，存在安全隐患，需要进行改进。

（2）内喷雾水路结构的改造。为避免因旋转密封件失效后引起的诸多问题，现将水路结构改在悬臂段的外侧。一旦漏水后即可在第一时间发现并处理。同时悬臂段内部不会进水，进而解决了喷雾水与润滑油混合后导致润滑失效及切割电机进水后漏电跳闸问题（见图2（2））。

在悬臂段外，安装一个轴套与悬臂段固定在一起，并设一个进水孔，将井下静压水直接引入；与切割头连接固定一个轴套同切割头一起旋转，静压水经过固定轴套的进水口，通过位于内侧的旋转轴套引水孔到达切割头内，最后从喷嘴喷出，形成雾化。该4个旋转密封件的作用很大，要能保证内喷雾的正常，又要避免在割煤过程中产生煤尘、粉末等异物进入到内喷雾系统中。改进后密封面移到了切割头的外表面，密封方式仍然为旋转密封。密封件的外径、内径都大了。在相同转速时，运行线速度要增大，这会加速密封件的磨损。为提高密封件的使用寿命，在保证密封件质量的同时，还要保证内外轴套摩擦面的硬度和光洁度。装配时，要保证两个轴套之间的轴向间距和旋转密封件的同心度，不然会发生漏水。

结束语：掘进机内喷雾系统经过系列改进后，其整机和内喷雾效果明显增强，喷嘴堵塞几率显著降低，使用寿命也得以延长，并有效降低了喷雾成本。由于系统结构的设计合理，安全可靠性得以提高，使用维护更加方便。
参考文献：
[1]朱宗敏.掘进机内喷雾系统的改进[J].科技资讯，2013，12：111.
[2]郑云龙.掘进机内喷雾系统技术研究[J].煤，2012，3：9-10.
[3]周晓娟.掘进工作面冲击喷雾的试制[J].煤炭技术，2004(3)：19-21.

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