本發(fā)明涉及掘進(jìn)巷道除塵領(lǐng)域，尤其涉及一種掘進(jìn)面風(fēng)幕隔塵濕式除塵雙效耦合智能控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在煤礦掘進(jìn)過程中，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量粉塵。這些粉塵在常規(guī)的短抽通風(fēng)方式下，會(huì)迅速擴(kuò)散到巷道的后端，極大地影響巷道內(nèi)工人的工作環(huán)境。這不僅使工人無法正常作業(yè)，還可能導(dǎo)致呼吸困難，長時(shí)間暴露在這樣的環(huán)境中，工人可能患上塵肺病等職業(yè)病。為了應(yīng)對(duì)此問題，單一的粉塵防治技術(shù)往往效果有限，尤其在煤礦掘進(jìn)過程中，單一技術(shù)難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。這不僅可能導(dǎo)致防塵效果不佳，還可能引發(fā)安全生產(chǎn)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種掘進(jìn)面風(fēng)幕隔塵濕式除塵雙效耦合智能控制系統(tǒng)及方法，該發(fā)明采用雙級(jí)氣動(dòng)風(fēng)幕系統(tǒng)來隔離粉塵和濕式除塵器系統(tǒng)進(jìn)行降塵，有效防止粉塵擴(kuò)散，同時(shí)，該發(fā)明采用智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)量和粉塵濃度的動(dòng)態(tài)調(diào)控。為實(shí)現(xiàn)上述目的，所述技術(shù)方案如下：

2、一方面，提供了一種掘進(jìn)面風(fēng)幕隔塵濕式除塵雙效耦合智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

3、掘進(jìn)系統(tǒng)，用于進(jìn)行巷道掘進(jìn)作業(yè)；

4、長壓短抽式智能變頻控制系統(tǒng)，用于控制掘進(jìn)面的風(fēng)流，通過長距離的壓風(fēng)和短距離的抽風(fēng)，實(shí)現(xiàn)巷道的通風(fēng)；

5、基于類拉瓦爾噴管的雙級(jí)風(fēng)幕生成系統(tǒng)，用于在巷道內(nèi)形成風(fēng)幕，隔離粉塵向外擴(kuò)散；

6、濕式除塵器系統(tǒng)，用于捕捉和清除巷道內(nèi)的粉塵；

7、智能控制系統(tǒng)，用于監(jiān)測巷道內(nèi)的粉塵濃度，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作參數(shù)。

8、可選地，所述掘進(jìn)系統(tǒng)包括：

9、掘進(jìn)機(jī)，用于在巷道中進(jìn)行巖石的切割、破碎和挖掘作業(yè)；

10、第一運(yùn)輸機(jī)，用于將所述掘進(jìn)機(jī)挖掘的巖石運(yùn)輸?shù)较锏篮蠓降奶幚韰^(qū)域；

11、第二運(yùn)輸機(jī)，用于將所述第一運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)膸r石運(yùn)輸?shù)较锏劳狻?/p>

12、可選地，所述長壓短抽式智能變頻控制系統(tǒng)包括：

13、壓入式變頻風(fēng)機(jī)，用于將新鮮空氣通過壓風(fēng)筒壓入掘進(jìn)面，形成正壓區(qū)域；

14、所述壓風(fēng)筒，用于連接所述壓入式變頻風(fēng)機(jī)和掘進(jìn)面；

15、抽出式變頻風(fēng)機(jī)，用于將掘進(jìn)面內(nèi)的污濁空氣通過抽風(fēng)筒抽出，形成負(fù)壓區(qū)域；

16、所述抽風(fēng)筒，用于連接所述抽出式變頻風(fēng)機(jī)和掘進(jìn)面。

17、可選地，所述基于類拉瓦爾噴管的雙級(jí)風(fēng)幕生成系統(tǒng)包括：

18、一級(jí)隔塵風(fēng)幕生成裝置，用于隔離和收集從掘進(jìn)面抽出的粉塵，所述一級(jí)隔塵風(fēng)幕生成裝置位于所述掘進(jìn)機(jī)司機(jī)前，并置于所述掘進(jìn)機(jī)之上，實(shí)現(xiàn)風(fēng)幕隨掘進(jìn)過程自動(dòng)前移；

19、二級(jí)隔塵風(fēng)幕生成裝置，用于進(jìn)一步隔離和收集從掘進(jìn)面抽出的粉塵，所述二級(jí)隔塵風(fēng)幕生成裝置位于抽出式變頻風(fēng)機(jī)出風(fēng)口。

20、可選地，所述濕式除塵器系統(tǒng)包括：

21、進(jìn)氣口，用于接收連所述污濁空氣，接所述抽風(fēng)筒；

22、噴嘴，用于噴水，凈化所述污濁空氣；

23、供水管道，用于給所述噴嘴供水；

24、隔塵擋板，用于清除所述污濁空氣中的塵土；

25、固定過濾板，用于過濾凈化所述污濁空氣后的污水；

26、污泥沉降間，用于所述污水中污泥的沉淀；

27、出氣口，用于排除凈化后的空氣，連接所述抽出式變頻風(fēng)機(jī)；

28、排污管，用于排出所述污水中污泥。

29、可選地，所述智能控制系統(tǒng)包括：

30、掘進(jìn)面物理空間，用于實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集和傳輸；

31、監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述基于類拉瓦爾噴管的雙級(jí)風(fēng)幕生成系統(tǒng)的風(fēng)量與所述掘進(jìn)面端頭的粉塵濃度；

32、pid變頻調(diào)節(jié)裝置，用于控制所述巷道內(nèi)的通風(fēng)量；

33、虛擬空間，用于數(shù)據(jù)分析和處理，所述虛擬空間應(yīng)用pid控制技術(shù)自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)，通過所述pid變頻調(diào)節(jié)裝置控制所述長壓短抽智能變頻控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和濕式除塵器系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

34、可選地，所述一級(jí)隔塵風(fēng)幕生成裝置包括：一級(jí)類拉瓦爾噴管、鍥形阻體、進(jìn)氣管和儲(chǔ)氣室，所述儲(chǔ)氣室內(nèi)的空氣由礦用供氣管提供，所述空氣經(jīng)過進(jìn)氣管進(jìn)入所述一級(jí)隔塵氣幕生成裝置，所述一級(jí)隔塵氣幕生成裝置內(nèi)設(shè)置有所述鍥形阻體以降低腔體內(nèi)流體阻力，最后通過所述一級(jí)類拉瓦爾噴管加壓產(chǎn)生穩(wěn)定均勻隔塵氣幕；

35、所述二級(jí)隔塵風(fēng)幕生成裝置包括：二級(jí)類拉瓦爾噴管、固定葉輪、旋轉(zhuǎn)葉輪和調(diào)節(jié)旋鈕，所述二級(jí)類拉瓦爾噴管均勻分布在固定葉輪外圍，所述調(diào)節(jié)旋鈕用于帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)葉輪旋轉(zhuǎn)角度；

36、可選地，所述濕式除塵器系統(tǒng)的頂面內(nèi)倉上設(shè)有m排噴嘴組件，每排所述噴嘴組件中的所述噴嘴的數(shù)量為n個(gè)，所述濕式除塵器系統(tǒng)中隔塵擋板的數(shù)量為q個(gè)；

37、若干所述噴嘴組件的排數(shù)m的計(jì)算公式為：

38、

39、式中，m為所述噴嘴組件的排數(shù)，

40、a為所述濕式除塵器的長度，

41、s為一個(gè)所述噴嘴的有效噴射面積；

42、每排所述噴嘴組件中的所述噴嘴的數(shù)量n的計(jì)算公式為：

43、

44、式中，n為每排所述噴嘴組件中的所述噴嘴的數(shù)量，

45、b為一個(gè)所述噴嘴所在的所述濕式除塵器的寬度，

46、s為一個(gè)所述噴嘴的有效噴射面積；

47、所述隔塵擋板的數(shù)量q的計(jì)算公式為：

48、

49、式中，q為濕式除塵器中隔塵擋板的數(shù)量，

50、m為所述噴嘴組件的排數(shù)。

51、可選地，所述長壓短抽式智能變頻控制系統(tǒng)以長壓短抽的方式實(shí)現(xiàn)通風(fēng)；在所述掘進(jìn)面進(jìn)風(fēng)巷，所述智能控制系統(tǒng)控制所述壓入式變頻風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高壓，實(shí)現(xiàn)長壓通風(fēng)，在掘進(jìn)面回風(fēng)巷，所述智能控制系統(tǒng)控制所述抽出式變頻風(fēng)機(jī)產(chǎn)生低壓，實(shí)現(xiàn)短抽通風(fēng)。

52、另一方面，提供了一種掘進(jìn)面風(fēng)幕隔塵濕式除塵雙效耦合智能控制方法，該方法應(yīng)用于一種掘進(jìn)面風(fēng)幕隔塵濕式除塵雙效耦合智能控制系統(tǒng)，該方法包括：

53、s1、啟動(dòng)掘進(jìn)系統(tǒng)，所述掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)；

54、s2、智能控制系統(tǒng)獲得的基于類拉瓦爾噴管的雙級(jí)風(fēng)幕生成系統(tǒng)的風(fēng)量與巷道掘進(jìn)面端頭的粉塵濃度；

55、s3、根據(jù)所述掘進(jìn)作業(yè)和所述獲得的風(fēng)量與粉塵濃度，智能控制系統(tǒng)獲得掘進(jìn)作業(yè)的虛擬動(dòng)態(tài)重構(gòu)模型；

56、s4、根據(jù)所述虛擬動(dòng)態(tài)重構(gòu)模型，智能控制系統(tǒng)通過仿真分析，得到長壓短抽智能變頻控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和濕式除塵器的工作狀態(tài)；

57、s5、根據(jù)所述長壓短抽智能變頻控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和濕式除塵器系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過pid控制技術(shù)自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)，智能控制系統(tǒng)控制壓入式變頻風(fēng)機(jī)、抽出式變頻風(fēng)機(jī)和濕式除塵器的工作參數(shù)；

58、s6、重復(fù)步驟s2~s5，直至巷道內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到要求。

59、本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有如下有益效果：

60、上述方案一方面采用雙級(jí)氣動(dòng)風(fēng)幕系統(tǒng)來隔離粉塵和濕式除塵器系統(tǒng)進(jìn)行降塵，有效防止粉塵擴(kuò)散，解決了單一技術(shù)防塵效果不佳等問題，另一方面，采用智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)量和粉塵濃度的動(dòng)態(tài)調(diào)控，提高了生產(chǎn)的安全性。