1设计背景
该设计主要基于行业的特点并结合本矿井的实际，尤其是主提升系统卸煤过程中，煤尘飞扬，导致卸载积尘堆积，严重破坏周边环境，给我们的生活和工作带来一定影响。另外，粉尘对设备运行带来一定负面影响，尤其是电气设备影响更为突出印象。
2粉尘来源
治理粉尘必须从源头上抓起，需要研究粉尘的来源。我矿主井是煤流主要通道，大量的粉尘就来自主井提升环节。经过现场分析，可以判断目前主井粉尘主要来自以下两个途径：
一是卸载站箕斗与接煤口配合不好，导致在卸煤过程部分煤粉撒入井筒附在潮湿的钢丝绳上，再由钢丝绳带回地面。旋转过程中部分钢丝绳暴露在干燥的空气中，使附在钢丝绳上的粉尘很快随风散落，导致周边以及提升机房卫生很难得到控制。
二是卸煤过程没有采取降尘措施，当箕斗卸煤时会产生很多扬尘。卸煤过程的冲击会产生很大的气流，继而气流带着粉尘向外冲出，在没有任何降尘的情况下，导致粉尘四处飞扬，严重影响周边环境卫生。
针对上述的粉尘来源，矿井虽然采取了一些措施，但是还没有从源头上处理，没有从根本上解决问题。只是采取被动的预防措施，造成提升机周边环境至今没有彻底改变。
3粉尘危害
1、危害健康：粉尘是微小的颗粒，它能够漂浮在空中，当人在呼吸
过程中，会将漂浮在空气中的粉尘吸到自己的体内，尤其是到达我们的
肺部，不能很快的排除，严重影响我们的身体健康。
2、破坏环境：近年来，环境污染给人民身体健康带来很大影响，引起党和国家的高度重视，投入大量的资金全面治理环境污染源，并依法依规处理环境引发的事件，这充分体现了党和国家对环境治理的重视以及对人民群众健康负责的决心。
3、损坏设备：大量的粉尘对设备同样会带来一定影响，尤其是电控设备的控制和保护系统，元器件较小，电气间隙相对要求更高（以微米为单位），对环境要求极高，一旦微小颗粒进入，将会严重影响设备的正常运行。
4设计思路
1、以降尘为目的：降尘是本次设计制作的主要目的，也是研究的核心，因此，必须满足精准降尘要求，实现粉尘全覆盖，达到预想目的。
2、以节能为手段：节能是大趋势的基本要求，本次设计完成自动化的同时要严格以节能为主要手段。
3、以自动为前提：全自动运行是现行设备最高要求，它不但节约大量的人力资源，而且能够精准实施，实现自动与节能双赢的目的。
4、以节约为基础：主要对该装置的研制过程产生的费用考虑，现有的材料为主要考虑对象，本着节约投入为原则。
5实施方案
对降尘最有效的措施是喷雾降尘，下面就结合本矿井的实际，提出利用水压直接灭尘、利用水泵增压灭尘以及风水综合实施灭尘三种实施方案。
灭尘几种方案的优缺点对比表
优 点
缺 点
水压直接灭尘
1、最简单、最经济
2、能够实现自动控制
1、供水压力太低不能雾化，灭尘目的达不到要求
水泵增压灭尘
1、水压能满足雾化要求
2、能够实现自动控制
1、成本相对较高
2、开停频繁，对水泵损害大
3、需要增加一个专用蓄水池
风水综合灭尘
1 、对供水压力要求不高
2、容易实现自动控制
1、必须同时满足风水两个基本条件
2、控制相对复杂
6优化实施方案
通过方案的对比并结合矿井实际，采用方案3能够实现预期目标，达到理想的控制效果，因此重点要对该方案进行研究。
风水综合灭尘具体方案：
风水综合灭尘方案的优缺点对比表
优 点
缺 点
风水一体
1、结构简单
2、能够实现自动控制
1、会出现两种压力不平衡的现象，可能导致系统无法正常运行。
2、控制复杂
风水分体
1、对水压要求不高
2、能够实现自动化控制
3、成本低、雾化效果好
1、结构相对复杂
2、控制复杂
7现场试验
初次实验失败现场（图一）
1、风水一体化设计（图一）
该设计主要考虑到简化实用，利用原主井钢丝绳除尘环作为灭尘的主要元件。作为风路出口，另外在除尘环的一侧开一个直径6mm的小孔，并出一个直径相同的管路，作为水管的进口，也就是风管和水管共同进入除尘环，再气压的作用下向外喷出，此时的水珠形成雾状，击落扑面而来的粉尘，构成水气一体化的灭尘设计方案。
从现场提供的资料得出，由于水压与气压存在一定差异，所以，当两种压力同时打开后会出现较大的压差，压力较大的一方会向压力较小的一方施力，此次试验就出现了异常的结果，当压风打开后，压风的压力远大于水压（此时的水压仅为0.27Mpr/cm2，而气压的压力为0.62Mpr/cm2），使水流逆向返回，导致系统无法正常工作，因此最终以失败而告终。
程序变量说明
序 号
地 址
含 义
备 注
1
Q3.5
1号开闭器关
2
Q3.7
2号开闭器关
3
Q1.2
提煤方式
4
Q5.7
卸煤喷雾
从变量说明来简要介绍程序控制原理，该段程序加入十分简单，同时大大简化了控制功能，这里主要使用了1号开闭器（Q3.5）、2号开闭器（Q3.7）关两个信号以及Q1.2(提煤方式).
工作条件：首先工作模式必须选择提煤方式，此时，Q1.2一直处于闭合状态，为启动电磁阀做好准备，另外，使用了1号开闭器（Q3.5）、2号开闭器（Q3.7）关两个信号，而这两个信号是并联接入，任意一侧开闭器关信号存在，输出端Q5.7将得电吸合。卸煤喷雾信号同时线外发出来推动各自电磁阀按拟定的要求动作，实现了全自动风水降尘装置的控制要求。
电磁阀控制原理图
控水电磁阀图片
控风电磁阀（原旧气控柜）
器件说明：
图中：K：为控制输出继电器（24VDC）。
V1：为控制矿井压风电磁阀。
V2：为控制矿井供水电磁阀。
SJ：为延时继电器(0—30s可调)。
工作原理：
从电磁阀控制电气原理图可以看出，该电路控制信号主要由PLC输出完成的，一推动继电器K动作，继电器有两对常开触点分别来驱动矿井压风回路，主要是控制风的回路。另外，在实际应用过程还发现一些不足，只是因为水管在电磁阀断电后，管路存有一些水，当水和压风同时断电时，水管内积水还需要缓慢流出，这样会有一些水流出，所以，在控制水的电磁阀需要增加一个延时继电器SJ，其常闭触点SJ—1得电延时断开以控制V2（供水电磁阀），在开始喷雾时，两个电磁阀同时得电动作，实施风水综合灭尘，由于增加延时继电器SJ它主要是控制供水电磁阀，该延时继电器延时15s断电，切断供水电磁阀V2供电电源，水路被切断，而供风回路依然进行，此时管路多余的水通过矿井压风继续吹出，保持地面清洁。
2、风水分体化设计（图二）
该图为初次实验实图，是风水综合灭尘的一种方案，该方案为风水一体化实施，集中排除实施雾化的一种思路，通过实际实验，以失败而告终，原因只有一个，就是水的压力远低于压风的压力，在压风的作用下将水强力推回，不能实现风水雾化和综合灭尘作用。
针对上述教训，结合目前技术条件，重新设计方案。那么，要使水压和风压压力相同，必须改变原有的设计，这就需要将水压和风压分开布置，避免上述的缺陷，这样对水的压力没有太苛刻的要求。
第二次实验现场（图二）
上图为第二次实验现场，在上述失败后，随即启动另外一套方案。该方案是将压风与供水分开布置，从初步实验结果看效果改善，雾化效果明显，为证明其雾化效果，需要进一步进行设计和试验。
下图（图三）为风水分体设计的方案实图，从图中可以清晰看出，它的水路和风路分开布置的，中间的轴心为水路，周边环形部分为风路，它们之间没有任何联系，这样完全避免两种压力不平衡带来的困难，下面分别介绍设计理念：
1、气流装置：为节约成本投入，它是由原来对钢丝绳除尘装置备用的。这样既节约技改成本，又降低劳动强度。从图中可以清晰看出，在它的周边均匀的分布六个气流小孔，该孔设计角度为45°，主要作用于雾化效果和喷射目标。
2、水流装置：同样为节约技改成本，该装置仅用一条螺丝加工而成
，而该螺丝看似简单其实它的作用很多，它是一个空心螺丝，在末端封死，同时，还均匀的分布六个小孔，便于雾化；螺纹主要起到固定和调整雾化效果的作用。
3、挡风装置：该装置主要作为固定水流装置和防止反风的设备。有了它，水流管可以方便的安装在中心，并能够预防在强大风压作用下产生的反向气流，保证外部环境始终处于良好状态。
4、供水单元：它是利用我们家用全自动洗衣机的进水电磁阀，由于该阀组可以频繁动作、控制效果好、性能稳定，电源的电压等级与设计要求相适应，给设计安装带来极大方便。
5、供气单元：该装置沿用废旧的气控柜，它是可以通过气动电磁阀来控制的，其电压等级符合设计要求，容易实现自动化控制要求，这样既减少技改成本又加快安装进度，还降低劳动强度。
6、控制单元：有了上述的控制基础，再加上灵活多变的PLC控制技术，实现了与系统联动运行的技术方案，简化了全自动灭尘设计思路，实现了全自动运行，也是全自动控制技术的核心。
实验后加工图片（图三）
上图为风水综合灭尘的技术方案，它由两个部分组成，两套除尘环和一个自制简易的供水通道。从图中可以清晰看出它有两个通道，一个是矿井供风通道，另一个为供水通道，在各自的端口均匀分布六个孔。另外对于供水通道提出了很高要求，因为在使用时，它不但需要固定在钢板上，为了雾化效果更需要现场进行调整，所以必须满足两个条件，为此选择用一个螺丝作为供水通道的基本材料，既，将φ12的螺丝中间钻一个满足水量的小孔，在螺丝的端部按照六方的位置打出六个出水口，为雾化提供基本保障，这样既能满足紧固要求，又能进行距离微调，实现雾化效果。
下面是在实验现场留下的一幅图片，它可以清晰的记录对水通道实验效果。
第三次实验排水效果（图四）
第四次试验现场（图五）
该图为第三次实验现场，也就是风水同时供出。当两个通道（风路和水路）同时供出时，水在压风的作用下产生雾状，并跟随压风强力吹出，直击粉尘源头，实现灭尘效果。
设计存在不足：
由实际运行效果看，灭尘效果显著，实现了自动控制，降低了人员劳动强度，提升废弃物的价值，但是存在一些如下不足，有较大优化空间，从而实现最佳的保护和控制要求。
1、缺乏风压监视单元，主要对风压功能的监视，能够提供可靠的信号工系统使用，如果增加风压监视功能，不断完善自动化降尘。
2、缺乏水压监视单元，它主要用于对水压的监视，能够提供水压的信号，便于系统分析并发出提醒指令。
3、不能实现互锁。即，需要对风压和水压进行监视功能，如果这两种信号能取出来，可以进行相互监视，一旦缺少任何一部分，系统将会停止工作，并能发出信号，提醒检查故障原因，确保系统更加合理完善。
4、覆盖范围狭窄，该设计方案主要是根据现场条件，主要是利用现有的物资材料（原剩下的天轮全自动除尘环），在此基础重新设计，优化设计方案，简化制作工艺，实现快速成型，由于该装置降尘雾化焦点集中，在降尘的开始阶段会发现雾化效果不好的现象。
效果评价:
该装置设计安装投用以来收到良好的效果，尤其是其全自动的运行方式，不但节约大量的人力资源，同时，也减少无功损耗 。它具有结构简单，设计合理功能稳定可靠， 对卸煤过程出现的粉尘治理特别明显。该项技术的成功应用，填补了矿井提升机卸煤降尘的空白。该装置原材料最大的特点是来自废旧的物资，总的直接投入成本不足200元，安装和调试需要3个工时，成本约为600元，合计成本约为800元左右，由于它能够长期使用现场，具有很高的应用和推广价值，其使用价值是无法用数字来衡量的。
