李向仲

(中國(guó)神華哈爾烏素露天煤礦 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市 010300)

1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)改造探究

李向仲

(中國(guó)神華哈爾烏素露天煤礦 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市 010300)

中國(guó)神華哈爾烏素露天煤礦1190E鉆機(jī)目前已使用5年多，經(jīng)過(guò)分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得知，該設(shè)備除塵系統(tǒng)本身存在缺陷，除塵效果一直不好，且直接影響到了職工身體健康和設(shè)備作業(yè)環(huán)境及效率。筆者結(jié)合工作實(shí)際，從1190E鉆機(jī)的除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用情況、維護(hù)保養(yǎng)等方面，以及與另外一種除塵效果較好的CDM75E鉆機(jī)進(jìn)行比較后，對(duì)1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)技術(shù)改造的內(nèi)容和效果進(jìn)行了研究。筆者希望通過(guò)本文的研究，能為相關(guān)生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

除塵系統(tǒng)技術(shù)改造，1190E鉆機(jī)，高效

山特維克工廠生產(chǎn)的鉆機(jī)是專為大型采石場(chǎng)和露天礦山中進(jìn)行高臺(tái)階大爆破孔鉆進(jìn)而設(shè)計(jì)的，具有極高的生產(chǎn)效率。根據(jù)不同情況選擇合適型號(hào)，可采用牙輪鉆進(jìn)或潛孔式鉆進(jìn)方式作業(yè)。通過(guò)加長(zhǎng)的且高強(qiáng)度的鉆塔及其堅(jiān)固耐用的部件，鉆機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)速、更大的扭矩以及軸壓力，結(jié)合充足的洗孔風(fēng)量與復(fù)合人體工程學(xué)的控制系統(tǒng)，設(shè)備在連續(xù)工作條件下可實(shí)現(xiàn)更高的穿孔效率。盡管如此，在實(shí)際作業(yè)中，筆者發(fā)現(xiàn)，該廠生產(chǎn)的1190E 型鉆機(jī)除塵系統(tǒng)本身存在缺陷，導(dǎo)致除塵效果一直較差，且直接影響到操作者的身體健康和設(shè)備的作業(yè)環(huán)境及效率。鑒于此，筆者結(jié)合工作實(shí)際，從1190E鉆機(jī)的除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用情況、維護(hù)保養(yǎng)等方面，以及與另外一種除塵效果較好的鉆機(jī)進(jìn)行比較后，對(duì)1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)技術(shù)改造的內(nèi)容和效果進(jìn)行了研究。

1 1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理

1.1鉆機(jī)及除塵集塵器布置圖

鉆機(jī)及除塵集塵器布置圖[1]如圖1所示。

圖1 鉆機(jī)及除塵集塵器布置圖

1.2集塵原理

一種由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的排塵風(fēng)扇將鉆孔內(nèi)工作壓氣承載的巖屑粉塵吸出來(lái)，在鉆孔周圍有捕塵罩圍繞，所有的灰塵被吸進(jìn)一個(gè)分離器，在那里大顆粒將被分離出來(lái)排在側(cè)面，更精細(xì)的粉塵則被吸到集塵器內(nèi)的過(guò)濾器濾芯，那里定時(shí)器會(huì)定時(shí)進(jìn)行鼓風(fēng)(3到6秒間隔)將灰塵吹落并從集塵器中吸走。當(dāng)作業(yè)條件非常潮濕的時(shí)候不能使用集塵器，否則會(huì)損壞集塵器濾芯。集塵原理示意圖如圖2所示。

圖2集塵原理示意圖

1.3空壓機(jī)

空壓機(jī)型號(hào)：美國(guó) SULLAIR

空壓機(jī)類型：?jiǎn)渭?jí)油浸螺桿式

空壓機(jī)排量：85m3/min

空壓機(jī)工作壓力：5.5bar

1.4捕塵罩

原設(shè)計(jì)上可以實(shí)現(xiàn)捕塵罩總成的上下升降、擋板的反轉(zhuǎn)，在起落鉆架前收好捕塵罩可確保捕塵罩不損壞；捕塵罩為單邊可開啟式，可以打開或關(guān)閉，方便鉆機(jī)司機(jī)觀察鉆孔位置和鉆孔上粉塵情況。我礦選購(gòu)的捕塵罩有傾斜功能，可以調(diào)整捕塵罩的傾斜角度。(實(shí)際使用中增加了司機(jī)的工作量。)

2 CDM75E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)介紹[2]

除塵裝置集塵方式為二級(jí)干式集塵，集塵效果為“無(wú)可視塵?！?， 是具有特殊褶皺紙質(zhì)濾芯的風(fēng)扇/ 過(guò)濾裝置。反沖洗清潔的時(shí)間間隔由計(jì)時(shí)器進(jìn)行控制。風(fēng)扇/過(guò)濾裝置可以通過(guò)真空管吸除鉆孔區(qū)域的鉆屑。當(dāng)鉆屑隨氣流流經(jīng)褶皺紙質(zhì)過(guò)濾裝置時(shí)會(huì)被清除，厚重的鉆屑則集中在鉆孔周圍。

集塵原理為真空集塵，第一級(jí)為離心除塵，第二級(jí)為阻擋式濾芯除塵。脈沖壓縮空氣(40psi)清洗濾芯。集塵器主要部件有集塵軟管(直徑8英寸)，集塵室，除塵濾芯，濾芯脈沖器，除塵風(fēng)扇，捕塵罩。詳細(xì)工作過(guò)程為：除塵風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速3 000rpm)產(chǎn)生的真空，將通過(guò)集塵軟管，將鉆孔過(guò)程產(chǎn)生的攜帶巖渣的空氣全部吸入集塵室，巖粒、粉塵被阻擋在集塵器濾芯外部，潔凈空氣通過(guò)濾芯外排，每個(gè)集塵濾芯均有壓縮空氣脈沖器，這是一個(gè)定時(shí)(脈沖時(shí)間約1-2s，脈沖間隔10-15s，可調(diào))的脈沖清洗集塵器濾芯的裝置，以確保集塵器濾芯的納垢能力可以保持到一定水平，以便其通流能力達(dá)到等于排渣廢氣的排量。除塵能力為198m3/min。

空壓機(jī)：

空壓機(jī)型號(hào)：英格索蘭：XL1800

空壓機(jī)類型：英格索蘭：不對(duì)稱螺桿式

空壓機(jī)排量：50.97m3/min

空壓機(jī)最大工作壓力：7.6bar

為確保集塵器系統(tǒng)的工作效率達(dá)到設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)，應(yīng)定期進(jìn)行以下檢查：

(1)確認(rèn)位于集塵器底部的排塵軟管在除塵錐體上固定完好。此軟管上應(yīng)無(wú)洞眼，在集塵器形成真空狀態(tài)時(shí)必須能夠保持密封。當(dāng)濾芯清潔完畢后，該排塵軟管會(huì)在壓縮空氣每次回脈沖的同時(shí)瞬間打開。

(2)從隔塵罩外部通向集塵器進(jìn)口的吸塵軟管內(nèi)不得積聚障礙物，如灰塵或泥塊。吸塵軟管不得存在扭結(jié)或大幅度的彎曲。

(3)觀察風(fēng)機(jī)的排氣口。應(yīng)當(dāng)看不見有灰塵從風(fēng)機(jī)外殼的排氣口排出。如果有應(yīng)當(dāng)立即更換濾芯和過(guò)濾密封圈，防止對(duì)風(fēng)機(jī)葉片造成損傷。

(4)傾聽濾芯的回脈沖，應(yīng)當(dāng)每隔2-3 s進(jìn)行一次急脈沖。(通向集塵器的供氣管路上裝有壓力表，確認(rèn)空氣脈沖的最大壓力約為40 磅/平方英寸)。條件允許，應(yīng)當(dāng)對(duì)濾芯進(jìn)行定期清潔，清潔過(guò)程中風(fēng)機(jī)系統(tǒng)應(yīng)保持關(guān)閉。

(5)移除排塵錐體，檢查濾芯。如出現(xiàn)磨損、撕裂或斷裂，須進(jìn)行更換。移除蝶形螺母，濾芯應(yīng)向下掉落。

鉆機(jī)除塵系統(tǒng)示意圖如圖3所示，鉆機(jī)除塵系統(tǒng)如圖4所示。

圖3 鉆機(jī)除塵系統(tǒng)示意圖

圖4 CDM75E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)

3 1190E鉆機(jī)與CDM75E鉆機(jī)的比較

根據(jù)目前1190E鉆機(jī)干式除塵效果情況，與CDM75E鉆機(jī)比較，經(jīng)過(guò)多次實(shí)地勘察，得出如下結(jié)論：

(1)兩種鉆機(jī)除塵原理雖然相同，但是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有所不同，集塵空間大小不同。 CDM75E鉆機(jī)排渣風(fēng)的回旋空間大于1190E鉆機(jī)。1190E鉆機(jī)除塵箱內(nèi)經(jīng)常淤積大量的粉塵，難以保證及時(shí)清理，導(dǎo)致除塵裝置失效。

(2)兩種鉆機(jī)因空壓機(jī)型號(hào)不同，空壓機(jī)的排量、風(fēng)壓和風(fēng)速均不同。1190E空壓機(jī)的排量為85 m3/min，而CDM75E為50.97 m3/min。

(3)兩種鉆機(jī)鉆孔孔徑不同，鉆機(jī)排出的粉塵量也不同。1190E孔徑為310mm，CDM75E孔徑為250mm。同樣的深度下，1190E鉆機(jī)粉塵明顯多于CDM75E鉆機(jī)。

(4)1190E鉆機(jī)使用的是進(jìn)口除塵濾芯，價(jià)格昂貴(9800元/單個(gè))，維修成本高。

總而言之，1190E鉆機(jī)空壓機(jī)排量大、排出粉塵多而集塵回旋空間小，CDM75E鉆機(jī)空壓機(jī)排量小而集塵回旋空間大。如果淘汰1190E鉆機(jī)現(xiàn)有的除塵裝置，更換成類似于CDM75E鉆機(jī)的除塵裝置，那么1190E鉆機(jī)的除塵效果會(huì)有改善，則需要較大的資金投入。因此，經(jīng)過(guò)研究、分析和對(duì)比后，提出了對(duì)1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的設(shè)計(jì)，并確定了具體改造內(nèi)容。

4 1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)技術(shù)改造內(nèi)容

4.1 1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)存在的主要問題

(1)鉆機(jī)捕塵罩原為可升降式的，但因升降裝置強(qiáng)度不足，連接部位頻繁出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，造成維修量很大,影響生產(chǎn)效率。

(2)鉆孔時(shí)，因空間較小，粉塵直接進(jìn)入除塵箱或從圍簾縫隙中大量噴出。

(3)捕塵罩降下后，排出的巖粉堆積在捕塵罩的膠皮上將膠皮壓住或埋到巖粉中，鉆孔結(jié)束升起捕塵裝置時(shí)，很容易就將捕塵罩膠皮拽掉，長(zhǎng)時(shí)間升降就將連接部位拉斷。

(4)吸塵管隨鉆架起落或打斜孔時(shí)，造成吸塵管打折、堵塞并損壞吸塵管，需要頻繁換管，也影響吸塵效果。

(5)集塵箱內(nèi)部塵土結(jié)塊、堵塞，使除塵裝置失效。

(6)在鉆深孔和斜孔時(shí)，捕塵裝置降下后，捕塵罩下部的空間不足，巖粉還會(huì)出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，影響鉆孔深度的準(zhǔn)確性，造成鉆孔效率低，還經(jīng)常造成夾桿，鉆斜孔時(shí)這種現(xiàn)象尤為明顯。

4.2改造設(shè)計(jì)

(1)改設(shè)并固定吸塵管位置，使吸塵管不再隨著鉆機(jī)起落，消除了吸塵管打折后影響吸塵效果的問題。

(2)對(duì)除塵裝置做適當(dāng)改造，同時(shí)引入高壓風(fēng)流，確保粉塵不積聚，能及時(shí)排出。

(3)最大限度的擴(kuò)大捕塵罩空間，使絕大部分粉塵先在大的空間內(nèi)回旋沉降后，使較輕的粉塵吸入除塵箱內(nèi)，降低除塵箱的吸入負(fù)荷，從而，減輕除塵裝置的工作負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)除塵濾芯的使用時(shí)間。

(4)將高壓風(fēng)源引入除塵箱后，司機(jī)可不定時(shí)清理內(nèi)部積土。

(5)確保改造后提升除塵效果的同時(shí)，不降低鉆孔功能。

4.3具體改造內(nèi)容

(1)拆除原1190E鉆機(jī)捕塵罩裝置，重新改造。

(2)將原安裝的用于升降捕塵罩上的隔塵膠皮底座拆下，直接穿過(guò)定心套，在延用錐形套密封鉆孔平臺(tái)的同時(shí)，設(shè)計(jì)了雙層密封與鉆孔平臺(tái)固定。

(3)將連接干式除塵箱的吸塵管從現(xiàn)有位置向左平移后,將吸塵管位置固定；同時(shí)，制作鐵質(zhì)圓形筒狀接頭，用來(lái)連接兩段吸塵橡膠風(fēng)管，以此來(lái)代替原來(lái)此處使用的橡膠吸塵管，徹底避免了吸塵管折斷現(xiàn)象。

(4)吸塵管向左平移后，在左側(cè)部設(shè)置擋塵簾擋塵，擋塵簾里側(cè)設(shè)置鐵質(zhì)斜切口型吸塵管與上部吸塵管連接吸塵，管口朝向粉塵飛出方向，以形成旋風(fēng)流，方便粉塵吸入。

(5)將原來(lái)處于鉆架平臺(tái)下部的懸掛式升降部分拆除，根據(jù)變幅尺寸，將部分走臺(tái)與除塵側(cè)走臺(tái)固定。

(6)將鉆架兩側(cè)不影響鉆架升降的部位與司機(jī)室底座和走臺(tái)封閉。

(7)根據(jù)鉆架變幅軌跡，封閉鉆架變幅時(shí)鉆架平臺(tái)之間的空間。

(8)封閉鉆架平臺(tái)的原有孔網(wǎng)平臺(tái)平面。

(9)封閉司機(jī)室和左側(cè)走臺(tái)下部，擴(kuò)大捕塵罩空間。

(10)安裝兩側(cè)和隨鉆架移動(dòng)的擋塵膠板。

(11)安裝錐形套，焊接擋塵鐵板(后部鐵板為折疊頁(yè)連接，打斜孔時(shí)放下?lián)鯄m板)。

(12)安裝吸塵管。

(13)安裝鉆架小平臺(tái)上的的鉸接平臺(tái).

(14)在捕塵罩后部焊接、安裝可翻轉(zhuǎn)擋板，再在擋塵板下部連接擋塵簾。

(15)安裝捕塵罩翻板油缸.

(16)噴漆。

4.4 1190E鉆機(jī)除塵系統(tǒng)技術(shù)改造效果

改造完成后，起到以下四方面的效果：

(1)捕塵罩沉降、回旋空間增大2.5倍，使大量粉塵先在此沉降，同時(shí)，避免了巖粉倒流，提高鉆孔效率。

(2)消除了捕塵罩集塵管打折的弊病，保證了除塵效果，幾年內(nèi)不用更換除塵管。

(3)避免除塵馬達(dá)經(jīng)常因負(fù)荷大而損壞，延長(zhǎng)了濾芯的使用時(shí)間；不但大大降低了維修業(yè)務(wù)量，也減少了成本投入。

(4)確保了除塵裝置的良好運(yùn)行，為保護(hù)環(huán)境和人身健康發(fā)揮了很好的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著全球文化的相互滲透和科技信息的進(jìn)一步發(fā)展，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備也將會(huì)隨之進(jìn)行改進(jìn)或更新。根據(jù)筆者從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為今后鉆機(jī)將具有如下發(fā)展趨勢(shì)：一是采用整套高技術(shù)電子設(shè)備，連續(xù)控制軸壓力、回轉(zhuǎn)速度和排渣風(fēng)量，選擇最佳鉆機(jī)工作制度，以最小鉆頭磨損達(dá)到最大的鉆孔速度[3-4]；二是能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)顯示所有鉆孔參數(shù)，以便為采礦和爆破設(shè)計(jì)提供有關(guān)信息；三是能夠監(jiān)測(cè)鉆孔方向，隨時(shí)改變軸壓力修正偏移；能夠監(jiān)測(cè)、診斷和報(bào)警各工作系統(tǒng)的故障；四是為履帶行走裝置編制控制程序，從而準(zhǔn)確定位和調(diào)整鉆機(jī)。

[1]山特維克礦山工程機(jī)械(中國(guó))有限公司(Sandvik Minging and Construction).1190E 爆破孔鉆機(jī)維修手冊(cè)(中文版) (S/N：733061 ～ 733064)[S].

[2]湯鳳林，AF 加里寧，楊學(xué)涵.巖心鉆探學(xué)[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.66.

[3]劉杜芹，江進(jìn)國(guó)，段成龍有限元法及其在現(xiàn)代機(jī)械工程中的應(yīng)用明[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2005，18(2):15.

[4]張永慶.淺析Cosmoswoks在有限元分析中的應(yīng)用[J].機(jī)械，2005，32(51):53.

(責(zé)任編輯李平)

2014-5-26

李向仲，1604368586@qq.com。

F 403.7

A

1674-9545(2014)03-0041-(04)