高啟林，賀 棟

（中煤平朔集團有限公司，山西 朔州 036000）

中煤平朔露天礦目前擁有6 種型號電鏟，斗容不同位于25～60 m3之間。由于電鏟作業(yè)時粉塵較大，同時機艙內(nèi)會產(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)置為電鏟啟動時自動運行，通過系統(tǒng)中的軸流風(fēng)機將外界含塵空氣吸入后進行過濾增壓，干凈的高壓氣流不斷地將機艙內(nèi)部的熱量和粉塵排出艙外，同時循環(huán)的正壓氣流可以很好地避免外界粉塵進入電鏟機艙。

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 臺垂直安裝的15 kW 的軸流風(fēng)機實現(xiàn)。電鏟啟動后增壓風(fēng)機同步啟動，將機艙外部的含塵空氣從進氣口吸入，經(jīng)過篩網(wǎng)（阻止較大物體進入損壞葉片）后進行增壓，通過濾網(wǎng)進行粉塵過濾，得到較為純凈的高壓氣體吹入電鏟機艙，在高壓氣流的推動下，將機艙內(nèi)產(chǎn)生的熱量、有害氣體、粉塵通過機艙壁四周的百葉窗散發(fā)出去，源源不斷的空氣被增壓、被過濾、循環(huán)往復(fù)地對電鏟機艙進行散熱、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入電鏟機艙，提高散熱除塵效果，進一步改善電鏟機艙的工作環(huán)境。

2800XP 電鏟的軸流風(fēng)機功率為15 kW，葉片角度設(shè)置為7°，機艙風(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)，機艙環(huán)境還是沒有太大的改觀。一方面濾網(wǎng)過濾性能太差，只能過濾5 μm 以上的顆粒粉塵[1]；另一方面濾網(wǎng)處沒有集塵艙，導(dǎo)致大量粉塵進入機艙內(nèi)部，進入各部電機或電氣柜內(nèi)，造成電氣元件不能正常工作，增加作業(yè)人員勞動強度，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 臺水平安裝的22.5 kW 的軸流風(fēng)機實現(xiàn)。軸流風(fēng)機開始運轉(zhuǎn)，吸入含塵空氣，空氣經(jīng)過篩網(wǎng)后被增壓，高壓氣流再次通過濾網(wǎng)過濾后進入機艙，然后將機艙內(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)過濾網(wǎng)過濾后落下的慣性粉塵，集塵艙收集到的粉塵在正壓風(fēng)的作用下通過排塵管道排出艙外。

2800XPB 電鏟的軸流風(fēng)機功率為22.5 kW，葉片角度設(shè)置為8°[2]，機艙內(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)過濾后的粉塵進行收集，然后排出艙外，可以避免一部分粉塵進入機艙，改善了機艙的環(huán)境。鑒于2800XPB 電鏟整體的散熱除塵效果較差，維修技術(shù)人員進行了技術(shù)改造，將這種散熱除塵系統(tǒng)升級為濾筒式除塵系統(tǒng)，并在3001＃、3002＃電鏟進行了實踐檢驗[3]，效果良好，并計劃繼續(xù)對其它2800XPB 電鏟進行升級改造。

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 臺垂直安裝的22.5 kW 軸流風(fēng)機實現(xiàn)[4]，其中3 臺用于機艙的散熱除塵，另外1 臺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)機垂直安裝，含塵空氣通過篩網(wǎng)后被增壓，繼續(xù)通過濾網(wǎng)進行過濾進入機艙，將機艙內(nèi)的熱量和粉塵排出艙外。濾網(wǎng)的精度直接決定了進入機艙內(nèi)的粉塵數(shù)量，而風(fēng)機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，通過正壓風(fēng)將收集的粉塵排除艙外，由于3 臺軸流風(fēng)機同時加壓送風(fēng)，所以對機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 臺垂直安裝的18.8 kW 軸流風(fēng)機實現(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 臺軸流風(fēng)機對電鏟機艙進行散熱除塵，但是軸流風(fēng)機功率較小，風(fēng)壓和風(fēng)量相對不足，而且缺少集塵槽，機房內(nèi)粉塵較多。

BE395BI 電鏟的軸流風(fēng)機功率為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30 kW軸流風(fēng)機實現(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)過濾芯過濾，然后經(jīng)軸流風(fēng)機增壓后吹入機艙，帶走機艙內(nèi)的粉塵和熱量。濾芯過濾后表面的粉塵通過配置的反吹閥定時清理，粉塵落入濾芯下部的集塵槽內(nèi)，通過螺桿輸送裝置將塵土輸送到機艙尾翼邊緣，再通過卸灰閥將塵土排出槽外。

WK－55 電鏟的軸流風(fēng)機功率為30 kW，72 個濾芯，葉片角度設(shè)不可調(diào)。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)過濾精度高達0.5 μm，過濾效率達99.99%[8]，風(fēng)量較大，很大程度上改善了機艙環(huán)境，通風(fēng)冷卻效果提高有利于機艙內(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22.5 kW 的軸流風(fēng)機來實現(xiàn)，外部含塵空氣經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后經(jīng)軸流風(fēng)機增壓，高壓氣流進入機艙內(nèi)部，將熱量及粉塵排出艙外。濾網(wǎng)過濾后的粉塵進入排塵通道，在排污引風(fēng)機的作用下，粉塵被通過管道排出艙外。

4100XPC 電鏟的軸流風(fēng)機功率為22.5 kW，葉片角度設(shè)置為8°，總風(fēng)量為87 040 m3/h，機艙風(fēng)壓為64 Pa。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)過濾精度低，機艙內(nèi)塵土較大，不利于設(shè)備的高效運行，與此同時該系統(tǒng)機艙風(fēng)壓較小，正壓相對較小的情況下，不利于機艙內(nèi)部散熱和除塵，還可能會導(dǎo)致更多的粉塵通過機艙門和通風(fēng)口進入機艙，機艙環(huán)境會更加惡劣。由于此慣性除塵系統(tǒng)的弊端明顯，因此近年來技術(shù)人員也進行了相應(yīng)的技術(shù)改造，將慣性通風(fēng)除塵系統(tǒng)升級為濾筒式通風(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30 kW的二級軸流風(fēng)機（雙套葉片，分布在電機兩端）實現(xiàn)。外部含塵空氣經(jīng)過濾筒過濾（54 個）后，在雙葉片軸流風(fēng)機的二級加壓后吹入機艙內(nèi)部，帶走熱量和粉塵。濾筒過濾后表面積聚的大量塵土，在定時反吹閥的作用下定時吹掃后落入下部的集塵槽，然后由螺桿輸送機輸送至側(cè)翼，最后由卸灰閥打開將塵土排出艙外。

4100XPC 電鏟的軸流風(fēng)機功率為30 kW，葉片角度設(shè)置為11°，總風(fēng)量為86 020 m3/h，機艙風(fēng)壓為128 Pa[9]。該通風(fēng)除塵系統(tǒng)過濾精度高達0.2 μm，風(fēng)量大，風(fēng)壓大，很大程度上改善了機艙環(huán)境。通風(fēng)冷卻效果較好有利于機艙內(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)對比分析

通風(fēng)除塵系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)表見表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)，部分電鏟的機艙壓力、除塵系統(tǒng)總風(fēng)量無法查證，根據(jù)風(fēng)機功率公式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，機艙壓力128 Pa，采用濾筒式除塵系統(tǒng)，通過現(xiàn)場使用效果來看，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，機艙壓力為64 Pa，風(fēng)壓較小，氣體流速慢，不能及時地排出機艙內(nèi)的有害氣體、粉塵、熱量等，機艙內(nèi)進入了大量粉塵，同時從現(xiàn)場使用效果來看也證實了這一點。

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，平朔露天礦區(qū)的2800XPB 電鏟、4100XPC/58 m3電鏟已經(jīng)開始逐臺進行升級改造，2 臺WK－35 電鏟后續(xù)也將進行升級改造。但是在電鏟升級改造之前應(yīng)該積極尋找1 種辦法來提高電鏟的通風(fēng)除塵效果，如2800XP、2800XPB、395BI、4100XPC/58 m3電鏟的增壓風(fēng)機葉片為可調(diào)式，在一定范圍內(nèi)通過調(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。再比如對這些慣性除塵器定期進行清洗清潔，可以減少阻力，減少進入機艙的粉塵，一定程度上也能改變電鏟機艙環(huán)境。

3 結(jié)語

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，只能過濾5 μm 以上的粉塵，不能改善機艙作業(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，過濾0.5 μm 以上粉塵的效率達99.99%，能夠滿足WK55、，4100XPC/60 m3電鏟的通風(fēng)除塵需求，機艙環(huán)境大幅改善，電氣故障大幅減少，有效地延長了機艙內(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。