電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)對(duì)比分析

高啟林，賀 棟

（中煤平朔集團(tuán)有限公司，山西 朔州 036000）

中煤平朔露天礦目前擁有6 種型號(hào)電鏟，斗容不同位于25～60 m3之間。由于電鏟作業(yè)時(shí)粉塵較大，同時(shí)機(jī)艙內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以電鏟上增設(shè)了通風(fēng)除塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)置為電鏟啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)系統(tǒng)中的軸流風(fēng)機(jī)將外界含塵空氣吸入后進(jìn)行過(guò)濾增壓，干凈的高壓氣流不斷地將機(jī)艙內(nèi)部的熱量和粉塵排出艙外，同時(shí)循環(huán)的正壓氣流可以很好地避免外界粉塵進(jìn)入電鏟機(jī)艙。

1 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)

1.1 P＆H2800XP 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)

2800XP 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)工作原理圖如圖1。

圖1 2800XP 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)工作原理圖

2800XP 電鏟的通風(fēng)除塵系統(tǒng)依靠2 臺(tái)垂直安裝的15 kW 的軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。電鏟啟動(dòng)后增壓風(fēng)機(jī)同步啟動(dòng)，將機(jī)艙外部的含塵空氣從進(jìn)氣口吸入，經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)（阻止較大物體進(jìn)入損壞葉片）后進(jìn)行增壓，通過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行粉塵過(guò)濾，得到較為純凈的高壓氣體吹入電鏟機(jī)艙，在高壓氣流的推動(dòng)下，將機(jī)艙內(nèi)產(chǎn)生的熱量、有害氣體、粉塵通過(guò)機(jī)艙壁四周的百葉窗散發(fā)出去，源源不斷的空氣被增壓、被過(guò)濾、循環(huán)往復(fù)地對(duì)電鏟機(jī)艙進(jìn)行散熱、除塵。定期檢查、清理、更換濾網(wǎng)可以有效地減少外界粉塵進(jìn)入電鏟機(jī)艙，提高散熱除塵效果，進(jìn)一步改善電鏟機(jī)艙的工作環(huán)境。

2800XP 電鏟的軸流風(fēng)機(jī)功率為15 kW，葉片角度設(shè)置為7°，機(jī)艙風(fēng)壓為128 Pa。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)可以很好地滿足設(shè)備通風(fēng)需求，散熱情況良好，但是粉塵的改善狀況不佳，即使定期清理或更換濾網(wǎng)，機(jī)艙環(huán)境還是沒(méi)有太大的改觀。一方面濾網(wǎng)過(guò)濾性能太差，只能過(guò)濾5 μm 以上的顆粒粉塵[1]；另一方面濾網(wǎng)處沒(méi)有集塵艙，導(dǎo)致大量粉塵進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)部，進(jìn)入各部電機(jī)或電氣柜內(nèi)，造成電氣元件不能正常工作，增加作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，嚴(yán)重影響了設(shè)備的工作效率。

1.2 P＆H2800XPB 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)

2800XPB 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)工作原理圖如圖2。

圖2 2800XPB 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)工作原理圖

2800XPB 電鏟的通風(fēng)除塵系統(tǒng)依靠2 臺(tái)水平安裝的22.5 kW 的軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。軸流風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，吸入含塵空氣，空氣經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)后被增壓，高壓氣流再次通過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后進(jìn)入機(jī)艙，然后將機(jī)艙內(nèi)的熱量和粉塵排出艙外。與2800XP 電鏟不同的是該系統(tǒng)濾網(wǎng)下部設(shè)置集塵艙，主要是收集含塵空氣經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后落下的慣性粉塵，集塵艙收集到的粉塵在正壓風(fēng)的作用下通過(guò)排塵管道排出艙外。

2800XPB 電鏟的軸流風(fēng)機(jī)功率為22.5 kW，葉片角度設(shè)置為8°[2]，機(jī)艙內(nèi)風(fēng)壓為103 Pa。通風(fēng)除塵系統(tǒng)可以很好地滿足設(shè)備通風(fēng)需求，散熱情況良好，但是粉塵的改善狀況依然不佳，但整體散熱除塵的效果要稍高于2800XP 電鏟，畢竟是在2800XP 電鏟的基礎(chǔ)上加設(shè)了集塵槽，把濾網(wǎng)過(guò)濾后的粉塵進(jìn)行收集，然后排出艙外，可以避免一部分粉塵進(jìn)入機(jī)艙，改善了機(jī)艙的環(huán)境。鑒于2800XPB 電鏟整體的散熱除塵效果較差，維修技術(shù)人員進(jìn)行了技術(shù)改造，將這種散熱除塵系統(tǒng)升級(jí)為濾筒式除塵系統(tǒng)，并在3001＃、3002＃電鏟進(jìn)行了實(shí)踐檢驗(yàn)[3]，效果良好，并計(jì)劃繼續(xù)對(duì)其它2800XPB 電鏟進(jìn)行升級(jí)改造。

1.3 太重WK－35 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)

WK－35 電鏟的通風(fēng)除塵系統(tǒng)依靠4 臺(tái)垂直安裝的22.5 kW 軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)[4]，其中3 臺(tái)用于機(jī)艙的散熱除塵，另外1 臺(tái)用于電氣室的散熱除塵。WK－35 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)的軸流風(fēng)機(jī)垂直安裝，含塵空氣通過(guò)篩網(wǎng)后被增壓，繼續(xù)通過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾進(jìn)入機(jī)艙，將機(jī)艙內(nèi)的熱量和粉塵排出艙外。濾網(wǎng)的精度直接決定了進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)的粉塵數(shù)量，而風(fēng)機(jī)的功率直接決定了風(fēng)壓和風(fēng)量。

WK－35 電鏟的軸流風(fēng)機(jī)功率為22.5 kW，葉片角度不可調(diào)節(jié)[5]。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)與2800XPB 電鏟相似，具備集塵裝置，通過(guò)正壓風(fēng)將收集的粉塵排除艙外，由于3 臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)同時(shí)加壓送風(fēng)，所以對(duì)機(jī)艙電氣元件的散熱效果要比2800XPB 電鏟更好一些。

1.4 BE395BI 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)

BE395BI 電鏟的通風(fēng)除塵系統(tǒng)依靠3 臺(tái)垂直安裝的18.8 kW 軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)[6]。BE395BI 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)與WK－35 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)相似，系統(tǒng)配備了3 臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)對(duì)電鏟機(jī)艙進(jìn)行散熱除塵，但是軸流風(fēng)機(jī)功率較小，風(fēng)壓和風(fēng)量相對(duì)不足，而且缺少集塵槽，機(jī)房?jī)?nèi)粉塵較多。

BE395BI 電鏟的軸流風(fēng)機(jī)功率為18.8 kW，葉片角度不可調(diào)。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)的散熱除塵效果相對(duì)較差。

1.5 太重WK－55 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)

WK－55 電鏟的通風(fēng)除塵系統(tǒng)依靠3 臺(tái)30 kW軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，屬于濾筒式除塵系統(tǒng)。WK－55 電鏟的通風(fēng)除塵系統(tǒng)采用的是濾筒除塵器和螺桿輸灰裝置[7]，具體原理是外部的含塵空氣經(jīng)過(guò)濾芯過(guò)濾，然后經(jīng)軸流風(fēng)機(jī)增壓后吹入機(jī)艙，帶走機(jī)艙內(nèi)的粉塵和熱量。濾芯過(guò)濾后表面的粉塵通過(guò)配置的反吹閥定時(shí)清理，粉塵落入濾芯下部的集塵槽內(nèi)，通過(guò)螺桿輸送裝置將塵土輸送到機(jī)艙尾翼邊緣，再通過(guò)卸灰閥將塵土排出槽外。

WK－55 電鏟的軸流風(fēng)機(jī)功率為30 kW，72 個(gè)濾芯，葉片角度設(shè)不可調(diào)。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)過(guò)濾精度高達(dá)0.5 μm，過(guò)濾效率達(dá)99.99%[8]，風(fēng)量較大，很大程度上改善了機(jī)艙環(huán)境，通風(fēng)冷卻效果提高有利于機(jī)艙內(nèi)設(shè)備的散熱，粉塵降低不僅減少了電氣故障，還有助于維修人員和駕駛?cè)藛T的身心健康。

1.6 P＆H4100XPC 電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)

1.6.1 慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)

4100XPC 電鏟慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)工作原理圖如圖3。

圖3 4100XPC 電鏟慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)工作原理圖

慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)主要用于斗容58 m3的4100XPC 電鏟（2008 年投入），通風(fēng)除塵系統(tǒng)依靠2臺(tái)22.5 kW 的軸流風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，外部含塵空氣經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后經(jīng)軸流風(fēng)機(jī)增壓，高壓氣流進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)部，將熱量及粉塵排出艙外。濾網(wǎng)過(guò)濾后的粉塵進(jìn)入排塵通道，在排污引風(fēng)機(jī)的作用下，粉塵被通過(guò)管道排出艙外。

4100XPC 電鏟的軸流風(fēng)機(jī)功率為22.5 kW，葉片角度設(shè)置為8°，總風(fēng)量為87 040 m3/h，機(jī)艙風(fēng)壓為64 Pa。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)過(guò)濾精度低，機(jī)艙內(nèi)塵土較大，不利于設(shè)備的高效運(yùn)行，與此同時(shí)該系統(tǒng)機(jī)艙風(fēng)壓較小，正壓相對(duì)較小的情況下，不利于機(jī)艙內(nèi)部散熱和除塵，還可能會(huì)導(dǎo)致更多的粉塵通過(guò)機(jī)艙門(mén)和通風(fēng)口進(jìn)入機(jī)艙，機(jī)艙環(huán)境會(huì)更加惡劣。由于此慣性除塵系統(tǒng)的弊端明顯，因此近年來(lái)技術(shù)人員也進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造，將慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)升級(jí)為濾筒式通風(fēng)除塵系統(tǒng)，目前3010＃電鏟已經(jīng)完成了升級(jí)改造。

1.6.2 濾筒式通風(fēng)除塵系統(tǒng)

4100XPC 電鏟（斗容60 m3）通風(fēng)除塵系統(tǒng)如圖4。

圖4 4100XPC 電鏟（斗容60 m3）通風(fēng)除塵系統(tǒng)

濾筒式通風(fēng)除塵系統(tǒng)主要用于斗容為60 m3的4100XPC 電鏟，通風(fēng)除塵系統(tǒng)主要依靠2 臺(tái)30 kW的二級(jí)軸流風(fēng)機(jī)（雙套葉片，分布在電機(jī)兩端）實(shí)現(xiàn)。外部含塵空氣經(jīng)過(guò)濾筒過(guò)濾（54 個(gè)）后，在雙葉片軸流風(fēng)機(jī)的二級(jí)加壓后吹入機(jī)艙內(nèi)部，帶走熱量和粉塵。濾筒過(guò)濾后表面積聚的大量塵土，在定時(shí)反吹閥的作用下定時(shí)吹掃后落入下部的集塵槽，然后由螺桿輸送機(jī)輸送至側(cè)翼，最后由卸灰閥打開(kāi)將塵土排出艙外。

4100XPC 電鏟的軸流風(fēng)機(jī)功率為30 kW，葉片角度設(shè)置為11°，總風(fēng)量為86 020 m3/h，機(jī)艙風(fēng)壓為128 Pa[9]。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)過(guò)濾精度高達(dá)0.2 μm，風(fēng)量大，風(fēng)壓大，很大程度上改善了機(jī)艙環(huán)境。通風(fēng)冷卻效果較好有利于機(jī)艙內(nèi)設(shè)備的散熱，粉塵較少不僅減少了電氣故障，還有助于作業(yè)人員的身心健康。

2 通風(fēng)除塵系統(tǒng)對(duì)比分析

通風(fēng)除塵系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)表見(jiàn)表1。

表1 通風(fēng)除塵系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)表

表1 列出了各種電鏟通風(fēng)除塵系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，部分電鏟的機(jī)艙壓力、除塵系統(tǒng)總風(fēng)量無(wú)法查證，根據(jù)風(fēng)機(jī)功率公式N＝Qp/1 000（式中：N 為功率；Q 為風(fēng)量；p 為壓力）及4100XPC/60 m3電鏟的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以推斷出部分電鏟缺少的參數(shù)大小。

4100XPC/60 m3電鏟系統(tǒng)總功率60 kW，總風(fēng)量為43 010 m3/h，機(jī)艙壓力128 Pa，采用濾筒式除塵系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用效果來(lái)看，4100XPC/60 m3電鏟的通風(fēng)除塵和散熱效果較佳。與4100XPC/60 m3電鏟相比，WK－55 電鏟采用濾筒式除塵系統(tǒng)，功率相同60 kW，總風(fēng)量72 000 m3/h，推斷機(jī)艙風(fēng)壓為75 Pa，散熱效果一般。

4100XPC/58 m3電鏟采用慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)，總功率為45 kW，總風(fēng)量為43 520 m3/h，機(jī)艙壓力為64 Pa，風(fēng)壓較小，氣體流速慢，不能及時(shí)地排出機(jī)艙內(nèi)的有害氣體、粉塵、熱量等，機(jī)艙內(nèi)進(jìn)入了大量粉塵，同時(shí)從現(xiàn)場(chǎng)使用效果來(lái)看也證實(shí)了這一點(diǎn)。

1）與4100XPC/58 m3電鏟相比，2800XP 電鏟采用慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)，機(jī)艙壓力為128 Pa，總功率為30 kW，所以推斷總風(fēng)量為14 507 m3/h，散熱較好一些。

2）與4100XPC/58 m3電鏟相比，2800XPB 電鏟采用慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)，總功率相同且為45 kW，機(jī)艙壓力103 Pa，所以推斷總風(fēng)量為27 200 m3/h，散熱較好一些。

3）與4100XPC/58 m3電鏟相比，WK35 電鏟采用慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)，總功率為67.5 kW，機(jī)艙壓力應(yīng)與2800XPB 電鏟相同103 Pa，所以推斷總風(fēng)量為40 908 m3/h，散熱較好一些。

4）與4100XPC/58 m3電鏟相比，395BI 電鏟采用慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)，總功率56.4 kW，機(jī)艙壓力應(yīng)與2800XP 電鏟相同128 Pa，可推斷總風(fēng)量為27 200 m3/h，散熱較好一些。

目前電鏟上所有的慣性除塵系統(tǒng)都向著濾筒式通風(fēng)除塵系統(tǒng)改進(jìn)，平朔露天礦區(qū)的2800XPB 電鏟、4100XPC/58 m3電鏟已經(jīng)開(kāi)始逐臺(tái)進(jìn)行升級(jí)改造，2 臺(tái)WK－35 電鏟后續(xù)也將進(jìn)行升級(jí)改造。但是在電鏟升級(jí)改造之前應(yīng)該積極尋找1 種辦法來(lái)提高電鏟的通風(fēng)除塵效果，如2800XP、2800XPB、395BI、4100XPC/58 m3電鏟的增壓風(fēng)機(jī)葉片為可調(diào)式，在一定范圍內(nèi)通過(guò)調(diào)整葉片角度，可以適當(dāng)?shù)亟档惋L(fēng)量，提高風(fēng)速和風(fēng)壓，從而在一定程度上提高散熱除塵效果。再比如對(duì)這些慣性除塵器定期進(jìn)行清洗清潔，可以減少阻力，減少進(jìn)入機(jī)艙的粉塵，一定程度上也能改變電鏟機(jī)艙環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，平朔礦區(qū)電鏟的通風(fēng)除塵系統(tǒng)可以分為慣性式和濾筒式2 類。慣性式除塵系統(tǒng)除塵精度低下，只能過(guò)濾5 μm 以上的粉塵，不能改善機(jī)艙作業(yè)環(huán)境，也不能滿足2800XP、2800XPB、WK35、395BI、4100XPC/58 m3電鏟的通風(fēng)除塵需求，以電氣故障居多。濾筒式除塵系統(tǒng)除塵精度高，過(guò)濾0.5 μm 以上粉塵的效率達(dá)99.99%，能夠滿足WK55、，4100XPC/60 m3電鏟的通風(fēng)除塵需求，機(jī)艙環(huán)境大幅改善，電氣故障大幅減少，有效地延長(zhǎng)了機(jī)艙內(nèi)零部件的使用壽命，降低了設(shè)備維修成本，因此濾筒式通風(fēng)除塵系統(tǒng)應(yīng)該被大范圍推廣使用。