CN111706385A - 一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***及其除尘方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***及其除尘方法，油泵的输入端口通过供油管路连接油箱，输出端口通过分路阀后连接液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ对应的电磁换向阀Ⅰ的进油口，相应电磁换向阀Ⅰ的出油口分别与液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ的油口相连，电控变量泵的进水端口连接水箱，出水端口通过分路阀后连接电磁换向阀Ⅱ及喷头管，在喷头管上设置带有两位两通电磁换向阀的喷嘴，喷嘴两两一组，并在中间设置粉尘探测器；控制装置中预先设置粉尘浓度安全值，实时粉尘浓度发送至控制装置中并与粉尘浓度安全值进行比较根据比较结果，选择开启喷雾作业；本发明可以分区域除尘，节约用水，且可以避免污水的二次污染，提高喷雾除尘的效率。

Description

一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***及其除尘方法
技术领域
本发明涉及一种除尘***，具体是一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***及其除尘方法，属于煤矿工作面除尘技术领域。
背景技术
在煤矿开采中容易产生较多的灰尘以及瓦斯，较多的灰尘混合瓦斯后容易发生***事故，且煤矿中较多的灰尘也会影响煤矿的施工和开采工作的进行，甚至会影响矿工的身体健康，容易得肺吸尘等疾病，尤其是在工作面上；目前在工作面上用于除尘的便是高压喷雾装置。
然而现有的高压喷雾装置的喷雾除尘效果不理想，存在着除尘效果与除尘范围相冲突的矛盾。由于高压喷雾除尘设备，喷嘴中喷出来的是水雾，因此，喷射距离不大，在煤矿工作面的大面积除尘中，较好的除尘效果所清理的面积聊胜于无；而加大喷射距离，则喷射出来的水雾颗粒较大，对粉尘等颗粒的附着性严重下降，除尘效果急速下降，而且容易造成工作面积水，严重浪费水资源，且会导致地面凹陷，破坏工作面的工作环境，降低了工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***及其除尘方法，可以分区域除尘，节约用水，且可以避免污水的二次污染，提高喷雾除尘的效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，包括分别与控制装置连接的油泵、电磁换向阀Ⅰ、粉尘浓度传感器、电控变量泵、粉尘探测器，油泵的输入端口通过供油管路连接油箱，油泵的输出端口通过分路阀后分别连接液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ对应的电磁换向阀Ⅰ的进油口，相应电磁换向阀Ⅰ的出油口分别与液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ的油口相连，用来控制液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ各个油口的工作，以实现对液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ的伸缩控制；控制装置控制油泵工作，并以一定时间间隔先后开启液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ所对应的电磁换向阀Ⅰ，液压缸Ⅰ通过连杆Ⅰ与液压缸Ⅱ形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅰ为原动件进行展开，液压缸Ⅱ是两级双作用伸缩式液压缸，可以实现不同长度的伸缩以满足更多的工作环境，液压缸Ⅲ通过连杆Ⅱ与喷头管相连，形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅲ的伸缩作为原动件进行展开，进入工作状态；
电控变量泵的进水端口通过供水管路连接水箱，电控变量泵的出水端口通过分路阀后分别连接电磁换向阀Ⅱ及喷头管，在喷头管上均匀设置若干个带有两位两通电磁换向阀的喷嘴，喷嘴的开启和关闭是通过两位两通电磁换向阀控制，所述喷嘴两两一组，并在其中间设置粉尘探测器；在控制装置中预先设置一个粉尘浓度安全值，安装在液压缸Ⅱ外壁上的粉尘浓度传感器以及粉尘探测器将检测到的实时粉尘浓度发送至控制装置中，并与粉尘浓度安全值进行比较，根据比较结果，控制装置选择开启喷雾作业。
本发明还包括安装在电控变量泵出水端口的流量探测器，所述流量探测器与控制装置连接，用于检测电控变量泵出水端口的实时流量，流量探测器将所监测到的电控变量泵的出口流量值Q1传送到控制装置中，控制装置将计算得到的理论需要的喷雾流量Q与流量探测器所监测到的电控变量泵的出口流量值Q1进行对比，当理论需要的喷雾流量Q低于流量探测器探测到的电控变量泵的出口流量值Q1时，控制装置控制电控变量泵的电机正转，加大供水管路中流量输出；当理论需要的喷雾流量Q高于流量探测器探测到的电控变量泵的出口流量值Q1时，控制装置控制电控变量泵的电机反转，减小流量输出，以此形成反馈***，从而实现，喷雾流量自动控制，减少水资源利用同时降低能耗。
本发明还包括与电磁换向阀Ⅱ连接的清理箱，清理箱中装有具有一定压力的清理液，并在供水管路上设置压力传感器，所述压力传感器与控制装置连接，用于检测流通管道的水流压力，用来判断喷嘴是否堵塞，具体地，当喷嘴堵塞，压力传感器检测到的压力大于工作压力一定值时，控制装置会控制电磁换向阀Ⅱ换向，此时清理箱中的清理液进入喷嘴中对喷嘴进行清理，当压力小于工作压力一定值时，控制装置会控制电磁换向阀Ⅱ复位，从而，对喷嘴进行自动清理，提高喷雾效率。
本发明还包括喷嘴接头，均匀的分布于多个喷头管上，喷嘴接头与喷嘴相连，每一个喷嘴接头可连接至少两个喷嘴，同一喷嘴接头上连接的喷嘴的朝向不同，进一步提升喷射面积，降低管路占用空间，提升喷雾除尘的效率。
本发明还包括分别设置在供油管路以及供水管路上的过滤装置，具体设置在油箱与油泵之间，水箱与电控变量泵之间，有利于降低喷嘴堵塞现象的发生，提升喷雾除尘的效率，而且有利于喷雾的行程。
本发明电控变量泵的进口水压的取值范围为0.15Mpa～0.6Mpa，在经过电控变量泵加压后可以达到8Mpa～12Mpa，利用水传递过程中的势能将水雾化，喷嘴出口的雾化水滴在空气中吸收空气中的灰尘，从而实现喷雾除尘，减少二次污染现象的发生。
本发明中，可以根据实际需要进行选择喷嘴，喷嘴内设有过滤器，可以进一步地提升水的纯净度，有利于喷雾的行程，而且喷嘴的处理级别可以达到0.002um，本发明中，喷嘴的孔径取值范围0.05mm～0.15mm，有利于由高压水喷射出水雾，雾粒细度为3um～20um，可以起到除尘除静电的同时，也减少污水的产生，减少二次污染现象。
一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***的除尘方法，包括以下步骤：
①将该除尘***放在用于除尘的煤矿工作面，且将喷嘴面对着巷道的风向安装在连接件上，打开控制装置，控制装置处于待工作状态；
②安装在液压缸Ⅱ外壁上的粉尘浓度传感器用来检测煤矿工作面的实时粉尘浓度，并将该浓度数据传给控制装置，控制装置中预先设置粉尘浓度安全值，将实时粉尘浓度与粉尘浓度安全值进行比较，如果粉尘浓度传感器检测到的区域内粉尘浓度大于粉尘浓度安全值时，控制装置控制油泵工作，并以一定时间间隔先后开启液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ所对应的电磁换向阀Ⅰ，液压缸Ⅰ通过连杆Ⅰ与液压缸Ⅱ形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅰ为原动件进行展开，液压缸Ⅱ是两级双作用伸缩式液压缸，可以实现不同长度的伸缩以满足更多的工作环境，液压缸Ⅲ通过连杆Ⅱ与喷头管相连，形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅲ的伸缩作为原动件进行展开，进入工作状态；当粉尘浓度传感器检测到的区域内粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，控制装置以一定的时间间隔先后控制液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ所对应的电磁换向阀Ⅰ，实现装置有序收缩；当液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ展开完毕，安装在各喷嘴之间的粉尘探测器将监测到的实时粉尘浓度值传送给控制装置，控制装置将实时粉尘浓度值逐一与粉尘浓度安全值作比较，当某一粉尘探测器监测到的粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，控制装置不工作，此时该粉尘探测器左右两个喷头上两位两通电磁换向阀的电磁线圈不通电，喷嘴关闭；当粉尘探测器监测到的粉尘浓度高于粉尘浓度安全值时，控制装置工作并将该粉尘探测器左右两个喷头上两位两通电磁换向阀的线圈所在位设置为“1”，并且在喷嘴开启数量a上面计数“+2”，此时该粉尘探测器左右两个喷头上两位两通电磁换向阀的电磁线圈通电，两位两通电磁换向阀打开，喷嘴进行喷雾；当控制装置循环比较所有粉尘探测器监测值与粉尘浓度安全值后，输出粉尘浓度最大值c以及喷嘴开启数量a，因此，只有粉尘探测器监测的实时粉尘浓度大于粉尘浓度安全值时，所在区域的喷嘴才会开放，进行喷雾除尘，其余粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，所在区域的喷嘴并不会工作，实现了分区域除尘，减少水资源不必要的浪费。
由于喷雾流量能够反映一定体积内包含的雾粒个数，随着喷雾流量的增加，粉尘与雾粒碰撞的几率增大，雾粒的捕尘效率也相应提高，但是喷雾流量的增加将会增加煤的水分，影响煤质，因此，应根据现场实际情况确定合理的喷雾流量，控制装置中计算得到的理论需要的喷雾流量Q如下所述：
首先，控制装置中设置有1mg粉尘所含粉尘颗粒数目的估算值b以及特定喷嘴下液滴作用截面积A、液滴速度ud、雾滴体积V；
其次，所有区域的粉尘探测器将监测到的实时粉尘浓度值传输到控制装置，控制装置对数据进行处理，取其最大值c，因此，区域内粉尘颗粒含量最大数目为b×c，将其增大20倍作为雾粒个数，即液滴含量q，同时：
Figure RE-GDA0002598694340000041
式中：
Q0为雾滴体积流量，m3/s；
A为液滴作用截面积，㎡；
ud为液滴速度，m/s；
V为雾滴体积，m3；
由此，结合之前控制装置所得到的喷嘴开启数量a，可以得出所测得的粉尘浓度所需的喷雾流量Q为：
Q＝A×ud×V×20×b×c×a×60000
由此，得出控制装置中计算得到的理论需要的喷雾总流量Q(L/min)。
与现有技术相比，本发明的除尘***放在用于除尘的煤矿工作面，且将喷嘴面对着巷道的风向安装在连接件上，此时喷嘴喷出的水雾会形成一个端面，迎着随风而来的粉尘进行附着、降尘，由于形成的是一个端面喷的效果，也就没有了所谓的除尘效果与除尘距离的矛盾，而在竖直方向上，可以依据该装置中液压缸的升降在不同的液压支架上交错分布，实现在较大范围上的除尘效果；通过配合设置的水箱和电控变量泵，能够提供高压水，有利于实现喷雾来进行除尘除静电，一方面，水流雾化成细微的水雾喷射于空气中，能够在水雾作用范围与粉尘碰撞接触后，粉尘被湿润，在重力作用下下沉，实现除尘除静电的效果，另一方面，水流雾化成细微的水雾喷射于空气中，比较容易蒸发，不易产生水滴降落，减少二次污染的可能性，通过配合设置的油箱和柱塞泵，与喷雾液压缸的配合，可以伸缩喷头，进一步扩大除尘范围，同时减少占用空间，提升除尘效率和除尘效果，通过均匀分布于各个喷头上的喷嘴，有利于由高压水喷射出水雾，雾粒细度为3um～20um，可以起到除尘除静电的同时，也减少污水的产生，减少二次污染现象，通过粉尘浓度传感器与控制装置的配合，实现了根据粉尘浓度自动进行喷雾除尘，减少了粉尘浓度过高未进行除尘操作现象的发生，也减少了粉尘浓度过低而进行除尘操作现象的发生，同时，根据粉尘浓度的大小自动控制电控变量泵流量的大小，降低了能耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是喷嘴的放大图；
图3是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、控制装置，2、油箱，3、过滤装置，4、油泵，5、电磁换向阀Ⅰ，6、液压缸Ⅰ，7、连杆Ⅰ，8、接头，9、液压缸Ⅱ，10、粉尘浓度传感器，11、喷头管，12、液压缸Ⅲ，13、连杆Ⅱ，14、连接件，15、水箱，17、电控变量泵，18、清理箱，19、电磁换向阀Ⅱ，20、流量探测器，21、压力传感器，22、粉尘探测器，23、两位两通电磁换向阀， 24、分路阀，25、喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-图3所示，一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，包括分别与控制装置 1连接的油泵4、电磁换向阀Ⅰ5、粉尘浓度传感器10、电控变量泵17、压力传感器21、粉尘探测器22，控制装置1为PLC控制器，内设单片机，单片机的型号为STM32，油泵4 的输入端口通过供油管路连接油箱2，用来控制液压油的供给，油泵4的输出端口通过分路阀24后分别连接液压缸Ⅰ6、液压缸Ⅱ9、液压缸Ⅲ12对应的电磁换向阀Ⅰ5的进油口，相应电磁换向阀Ⅰ5的出油口分别与液压缸Ⅰ6、液压缸Ⅱ9、液压缸Ⅲ12的油口相连，用来控制液压缸Ⅰ6、液压缸Ⅱ9、液压缸Ⅲ12各个油口的工作，以实现对液压缸Ⅰ6、液压缸Ⅱ 9、液压缸Ⅲ12的伸缩控制；控制装置1控制油泵4工作，并以一定时间间隔先后开启液压缸Ⅰ6、液压缸Ⅱ9、液压缸Ⅲ12所对应的电磁换向阀Ⅰ5，液压缸Ⅱ9通过接头8固定在液压支架上面，液压缸Ⅰ6通过连杆Ⅰ7与液压缸Ⅱ9形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅰ6为原动件进行展开，液压缸Ⅱ9是两级双作用伸缩式液压缸，可以实现不同长度的伸缩以满足更多的工作环境，液压缸Ⅲ12通过连杆Ⅱ13与喷头管11相连，形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅲ12的伸缩作为原动件进行展开，进入工作状态；
电控变量泵17的进水端口通过供水管路连接水箱15，用来控制喷雾除尘过程中高压水的供给，电控变量泵17的出水端口通过分路阀后分别连接电磁换向阀Ⅱ19及喷头管11，在喷头管11上均匀设置若干个带有两位两通电磁换向阀23的喷嘴25，喷嘴25的开启和关闭是通过两位两通电磁换向阀23控制，所述喷嘴两两一组，并在其中间设置用来探测粉尘浓度的粉尘探测器22；在控制装置1中预先设置一个粉尘浓度安全值，安装在液压缸Ⅱ9外壁上的粉尘浓度传感器10以及粉尘探测器22将检测到的实时粉尘浓度发送至控制装置1中，并与粉尘浓度安全值进行比较，根据比较结果，控制装置1选择开启或关闭油路及水路的工作。
本发明还包括安装在电控变量泵17出水端口的流量探测器20，所述流量探测器20与控制装置1连接，用于检测电控变量泵17出水端口的实时流量，流量探测器20将所监测到的电控变量泵17的出口流量值Q1传送到控制装置1中，控制装置1将计算得到的理论需要的喷雾流量Q与流量探测器20所监测到的电控变量泵17的出口流量值Q1进行对比，当理论需要的喷雾流量Q低于流量探测器20探测到的电控变量泵17的出口流量值Q1时，控制装置1控制电控变量泵17的电机正转，加大供水管路中流量输出；当理论需要的喷雾流量Q高于流量探测器20探测到的电控变量泵17的出口流量值Q1时，控制装置1控制电控变量泵17的电机反转，减小流量输出，以此形成反馈***，从而实现，喷雾流量自动控制，减少水资源利用同时降低能耗；
本发明还包括与电磁换向阀Ⅱ19连接的清理箱18，清理箱18中装有具有一定压力的清理液，并在供水管路上设置压力传感器21，所述压力传感器21与控制装置1连接，用于检测流通管道的水流压力，用来判断喷嘴是否堵塞，具体地，当喷嘴堵塞，压力传感器21 检测到的压力大于工作压力一定值时，控制装置1会控制电磁换向阀Ⅱ19换向，此时清理箱18中的清理液进入喷嘴中对喷嘴进行清理，当压力小于工作压力一定值时，控制装置1 会控制电磁换向阀Ⅱ19复位，从而，对喷嘴进行自动清理，提高喷雾效率；
本发明还包括喷嘴接头，均匀的分布于多个喷头管11上，喷嘴接头与喷嘴25相连，每一个喷嘴接头可连接至少两个喷嘴，同一喷嘴接头上连接的喷嘴的朝向不同，进一步提升喷射面积，降低管路占用空间，提升喷雾除尘的效率；
本发明还包括分别设置在供油管路以及供水管路上的过滤装置3，具体设置在油箱2与油泵4之间，水箱15与电控变量泵17之间，有利于降低喷嘴堵塞现象的发生，提升喷雾除尘的效率，而且有利于喷雾的行程；
本发明电控变量泵17的进口水压的取值范围为0.15Mpa～0.6Mpa，在经过电控变量泵 17加压后可以达到8Mpa～12Mpa，利用水传递过程中的势能将水雾化，喷嘴出口的雾化水滴在空气中吸收空气中的灰尘，从而实现喷雾除尘，减少二次污染现象的发生；
本发明中，可以根据实际需要进行选择喷嘴，喷嘴内设有过滤器，可以进一步地提升水的纯净度，有利于喷雾的行程，而且喷嘴的处理级别可以达到0.002微米。
本发明中，喷嘴的孔径取值范围0.05mm～0.15mm，有利于由高压水喷射出水雾，雾粒细度为3um～20um，可以起到除尘除静电的同时，也减少污水的产生，减少二次污染现象。
一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***的除尘方法，包括以下步骤：
①将该除尘***放在用于除尘的煤矿工作面，且将喷嘴25面对着巷道的风向安装在连接件14上，打开控制装置1，控制装置1处于待工作状态；
②安装在液压缸Ⅱ9外壁上的粉尘浓度传感器10用来检测煤矿工作面的实时粉尘浓度，并将该浓度数据传给控制装置1，控制装置1中预先设置粉尘浓度安全值，将实时粉尘浓度与粉尘浓度安全值进行比较，如果粉尘浓度传感器10检测到的区域内粉尘浓度大于粉尘浓度安全值时，控制装置1控制油泵4工作，并以一定时间间隔先后开启液压缸Ⅰ6、液压缸Ⅱ9、液压缸Ⅲ12所对应的电磁换向阀Ⅰ5，液压缸Ⅰ6通过连杆Ⅰ7与液压缸Ⅱ9形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅰ6为原动件进行展开，液压缸Ⅱ9是两级双作用伸缩式液压缸，可以实现不同长度的伸缩以满足更多的工作环境，液压缸Ⅲ12通过连杆Ⅱ13与喷头管11相连，形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅲ12的伸缩作为原动件进行展开，进入工作状态；当粉尘浓度传感器10检测到的区域内粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，控制装置1以一定的时间间隔先后控制液压缸Ⅰ6、液压缸Ⅱ9、液压缸Ⅲ12所对应的电磁换向阀Ⅰ5，实现装置有序收缩，有效降低了占用空间；当各液压缸展开完毕，安装在各喷嘴之间的粉尘探测器 22将监测到的实时粉尘浓度值传送给控制装置1，控制装置1将实时粉尘浓度值逐一与粉尘浓度安全值作比较，当某一粉尘探测器22监测到的粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，控制装置1不工作，此时该粉尘探测器22左右两个喷头上两位两通电磁换向阀23的电磁线圈不通电，喷嘴25关闭；当粉尘探测器22监测到的粉尘浓度高于粉尘浓度安全值时，控制装置1工作并将该粉尘探测器22左右两个喷头上两位两通电磁换向阀23的线圈所在位设置为“1”，并且在喷嘴开启数量a上面计数“+2”，此时该粉尘探测器22左右两个喷头上两位两通电磁换向阀23的电磁线圈通电，两位两通电磁换向阀23打开，喷嘴25进行喷雾；当控制装置1循环比较所有粉尘探测器22监测值与粉尘浓度安全值后，输出粉尘浓度最大值c以及喷嘴开启数量a，因此，只有粉尘探测器22监测的实时粉尘浓度大于粉尘浓度安全值时，所在区域的喷嘴才会开放，进行喷雾除尘，其余粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，所在区域的喷嘴并不会工作，实现了分区域除尘，减少水资源不必要的浪费；
本发明中具体喷雾流量控制如下所述：
首先，控制装置1中设置有1mg粉尘所含粉尘颗粒数目的估算值b以及特定喷嘴下液滴作用截面积A、液滴速度ud、雾滴体积V；
其次，所有区域的粉尘探测器22将监测到的实时粉尘浓度值传输到控制装置1，控制装置1对数据进行处理，取其最大值c，因此，区域内粉尘颗粒含量最大数目为b×c，将其增大20倍作为雾粒个数，即液滴含量q，同时：
Figure RE-GDA0002598694340000081
式中：
Q0为雾滴体积流量，m3/s；
A为液滴作用截面积，㎡；
ud为液滴速度，m/s；
V为雾滴体积，m3；
由此，结合之前控制装置1所得到的喷嘴开启数量a，可以得出所测得的粉尘浓度所需的喷雾流量Q为：
Q＝A×ud×V×20×b×c×a×60000
由此，得出控制装置1中计算得到的理论需要的喷雾总流量Q(L/min)。
实施例
如图3所示，给出本发明的一个实施例，将粉尘探测器22的数量设置为12个，12个粉尘探测器22均与控制装置1连接，将监测到的实时粉尘浓度数据(Cn(n＝1，...，12))传给控制装置1，在控制装置1中预先设置粉尘浓度安全值为5mg/m3，然后控制装置1对实时粉尘浓度数据(Cn(n＝1，...，12))分别与粉尘浓度安全值为5mg/m3进行比较，如果Cn>5mg/m3，则开启对应喷嘴的两位两通电磁换向阀23，打开喷嘴进行高压喷雾，喷嘴开启数量为 a＝a+2，如果Cn<5mg/m3，喷嘴开启数量为a，在此过程中，流量探测器20用于检测电控变量泵17出水端口的实时流量，流量探测器20将所监测到的电控变量泵17的出口流量值 Q1传送到控制装置1中，控制装置1将计算得到的理论需要的喷雾流量Q与流量探测器20 所监测到的电控变量泵17的出口流量值Q1进行对比，当理论需要的喷雾流量Q低于流量探测器20探测到的电控变量泵17的出口流量值Q1时，控制装置1控制电控变量泵17的电机正转，加大供水管路中流量输出；当理论需要的喷雾流量Q高于流量探测器20探测到的电控变量泵17的出口流量值Q1时，控制装置1控制电控变量泵17的电机反转，减小流量输出，以此形成反馈***，从而实现，喷雾流量自动控制，减少水资源利用同时降低能耗。

Claims (9)

1.一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，包括分别与控制装置(1)连接的油泵(4)、电磁换向阀Ⅰ(5)、粉尘浓度传感器(10)、电控变量泵(17)、粉尘探测器(22)，其特征在于，油泵(4)的输入端口通过供油管路连接油箱(2)，油泵(4)的输出端口通过分路阀(24)后分别连接液压缸Ⅰ(6)、液压缸Ⅱ(9)、液压缸Ⅲ(12)对应的电磁换向阀Ⅰ(5)的进油口，相应电磁换向阀Ⅰ(5)的出油口分别与液压缸Ⅰ(6)、液压缸Ⅱ(9)、液压缸Ⅲ(12)的油口相连，用来控制液压缸Ⅰ(6)、液压缸Ⅱ(9)、液压缸Ⅲ(12)各个油口的工作，以实现对液压缸Ⅰ(6)、液压缸Ⅱ(9)、液压缸Ⅲ(12)的伸缩控制；控制装置(1)控制油泵(4)工作，并以一定时间间隔先后开启液压缸Ⅰ(6)、液压缸Ⅱ(9)、液压缸Ⅲ(12)所对应的电磁换向阀Ⅰ(5)，液压缸Ⅰ(6)通过连杆Ⅰ(7)与液压缸Ⅱ(9)形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅰ(6)为原动件进行展开，液压缸Ⅱ(9)是两级双作用伸缩式液压缸，可以实现不同长度的伸缩以满足更多的工作环境，液压缸Ⅲ(12)通过连杆Ⅱ(13)与喷头管(11)相连，形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅲ(12)的伸缩作为原动件进行展开，进入工作状态；
电控变量泵(17)的进水端口通过供水管路连接水箱(15)，电控变量泵(17)的出水端口通过分路阀后分别连接电磁换向阀Ⅱ(19)及喷头管(11)，在喷头管(11)上均匀设置若干个带有两位两通电磁换向阀(23)的喷嘴(25)，喷嘴(25)的开启和关闭是通过两位两通电磁换向阀(23)控制，所述喷嘴两两一组，并在其中间设置粉尘探测器(22)；在控制装置(1)中预先设置一个粉尘浓度安全值，安装在液压缸Ⅱ(9)外壁上的粉尘浓度传感器(10)以及粉尘探测器(22)将检测到的实时粉尘浓度发送至控制装置(1)中，并与粉尘浓度安全值进行比较，根据比较结果，控制装置(1)选择开启喷雾作业。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，其特征在于，还包括安装在电控变量泵(17)出水端口的流量探测器(20)，所述流量探测器(20)与控制装置(1)连接，用于检测电控变量泵(17)出水端口的实时流量，流量探测器(20)将所监测到的电控变量泵(17)的出口流量值Q1传送到控制装置(1)中，控制装置(1)将计算得到的理论需要的喷雾流量Q与流量探测器(20)所监测到的电控变量泵(17)的出口流量值Q1进行对比，当理论需要的喷雾流量Q低于流量探测器(20)探测到的电控变量泵(17)的出口流量值Q1时，控制装置(1)控制电控变量泵(17)的电机正转，加大供水管路中流量输出；当理论需要的喷雾流量Q高于流量探测器(20)探测到的电控变量泵(17)的出口流量值Q1时，控制装置(1)控制电控变量泵(17)的电机反转。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，其特征在于，还包括与电磁换向阀Ⅱ(19)连接的清理箱(18)，清理箱(18)中装有具有一定压力的清理液，并在供水管路上设置压力传感器(21)，所述压力传感器(21)与控制装置(1)连接，用于检测流通管道的水流压力。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，其特征在于，还包括喷嘴接头，均匀的分布于多个喷头管(11)上，喷嘴接头与喷嘴(25)相连，每一个喷嘴接头可连接至少两个喷嘴(25)，同一喷嘴接头上连接的喷嘴的朝向不同。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，其特征在于，还包括分别设置在供油管路以及供水管路上的过滤装置(3)，具体设置在油箱(2)与油泵(4)之间，水箱(15)与电控变量泵(17)之间。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，其特征在于，本发明电控变量泵(17)的进口水压的取值范围为0.15Mpa～0.6Mpa，在经过电控变量泵(17)加压后可以达到8Mpa～12Mpa。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***，其特征在于，可以根据实际需要进行选择喷嘴，喷嘴内设有过滤器，喷嘴的处理级别可以达到0.002um，喷嘴的孔径取值范围0.05mm～0.15mm，雾粒细度为3um～20um。
8.根据权利要求1所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***的除尘方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将该除尘***放在用于除尘的煤矿工作面，且将喷嘴(25)面对着巷道的风向安装在连接件(14)上，打开控制装置(1)，控制装置(1)处于待工作状态；
②安装在液压缸Ⅱ(9)外壁上的粉尘浓度传感器(10)用来检测煤矿工作面的实时粉尘浓度，并将该浓度数据传给控制装置(1)，控制装置(1)中预先设置粉尘浓度安全值，将实时粉尘浓度与粉尘浓度安全值进行比较，如果粉尘浓度传感器(10)检测到的区域内粉尘浓度大于粉尘浓度安全值时，控制装置(1)控制油泵(4)工作，并以一定时间间隔先后开启液压缸Ⅰ(6)、液压缸Ⅱ(9)、液压缸Ⅲ(12)所对应的电磁换向阀Ⅰ(5)，液压缸Ⅰ(6)通过连杆Ⅰ(7)与液压缸Ⅱ(9)形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅰ(6)为原动件进行展开，液压缸Ⅱ(9)是两级双作用伸缩式液压缸，可以实现不同长度的伸缩以满足更多的工作环境，液压缸Ⅲ(12)通过连杆Ⅱ(13)与喷头管(11)相连，形成摇杆滑块机构，并以液压缸Ⅲ(12)的伸缩作为原动件进行展开，进入工作状态；当粉尘浓度传感器(10)检测到的区域内粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，控制装置(1)以一定的时间间隔先后控制液压缸Ⅰ(6)、液压缸Ⅱ(9)、液压缸Ⅲ(12)所对应的电磁换向阀Ⅰ(5)，实现装置有序收缩；同时，粉尘探测器(22)将监测到的实时粉尘浓度值传送给控制装置(1)，控制装置(1)将实时粉尘浓度值逐一与粉尘浓度安全值作比较，当某一粉尘探测器(22)监测到的粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，控制装置(1)不工作，此时该粉尘探测器(22)左右两个喷头上两位两通电磁换向阀(23)的电磁线圈不通电，喷嘴(25)关闭；当粉尘探测器(22)监测到的粉尘浓度高于粉尘浓度安全值时，控制装置(1)工作并将该粉尘探测器(22)左右两个喷头上两位两通电磁换向阀(23)的线圈所在位设置为“1”，并且在喷嘴开启数量a上面计数“+2”，此时该粉尘探测器(22)左右两个喷头上两位两通电磁换向阀(23)的电磁线圈通电，两位两通电磁换向阀(23)打开，喷嘴(25)进行喷雾；当控制装置(1)循环比较所有粉尘探测器(22)监测值与粉尘浓度安全值后，输出粉尘浓度最大值c以及喷嘴开启数量a，因此，只有粉尘探测器(22)监测的实时粉尘浓度大于粉尘浓度安全值时，所在区域的喷嘴才会开放，进行喷雾除尘，其余粉尘浓度低于粉尘浓度安全值时，所在区域的喷嘴并不会工作，实现了分区域除尘，减少水资源不必要的浪费。
9.根据权利要求8所述的一种用于煤矿工作面的分区域变量除尘***的除尘方法，其特征在于，控制装置(1)中计算得到的理论需要的喷雾流量Q如下所述：
首先，控制装置(1)中设置有1mg粉尘所含粉尘颗粒数目的估算值b以及特定喷嘴下液滴作用截面积A、液滴速度ud、雾滴体积V；
其次，所有区域的粉尘探测器(22)将监测到的实时粉尘浓度值传输到控制装置(1)，控制装置(1)对数据进行处理，取其最大值c，因此，区域内粉尘颗粒含量最大数目为b×c，将其增大20倍作为雾粒个数，即液滴含量q，同时：
Figure FDA0002555134820000031
式中：
Q0为雾滴体积流量，m3/s；
A为液滴作用截面积，㎡；
ud为液滴速度，m/s；
V为雾滴体积，m3；
由此，结合之前控制装置(1)所得到的喷嘴开启数量a，可以得出所测得的粉尘浓度所需的喷雾流量Q为：
Q＝A×ud×V×20×b×c×a×60000
由此，得出控制装置(1)中计算得到的理论需要的喷雾总流量Q(L/min)。
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