本发明涉及矿山机械技术领域，尤其涉及一种采煤机滚筒截割保护系统及方法。
背景技术：
矿山采煤作业中，利用采煤机滚筒截割煤岩，完成采煤工作。采煤机滚筒截割煤岩过程中，由于截齿、齿座和煤岩之间的碰撞、摩擦，当达到金属电子跃迁所需能量时，金属就会释放出火花。高瓦斯矿井煤层中瓦斯储藏量高，在截割煤岩过程中，会释放瓦斯气体，特别是在滚筒附近，空气中瓦斯浓度高。当截割火花能量达到瓦斯燃点，就会发生瓦斯燃烧，甚至爆炸。因此，有必要对采煤机滚筒截割煤岩过程进行保护，避免发生瓦斯燃烧或爆炸现象。
现有技术中，通过在滚筒的截齿表面熔覆陶瓷层材料对截割过程进行保护。陶瓷材料为惰性材料，不会因碰撞摩擦产生火花，进而起到保护作用。然而，滚筒表面熔覆的陶瓷层易在碰撞摩擦过程中发生磨损或者脱离等，失去保护效果。
技术实现要素：
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种采煤机滚筒截割保护系统及方法。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种采煤机滚筒截割保护系统，所述系统包括：遥控单元、防火花控制单元、采煤机控制单元、喷雾单元和惰性气体喷射单元；所述遥控单元和所述采煤机控制单元连接，所述采煤机控制单元用于控制采煤机的行走和截割作业；所述遥控单元和所述防火花控制单元连接，所述防火花控制单元和所述喷雾单元和所述惰性气体喷射单元连接，用于控制所述喷雾单元和所述惰性气体喷射单元工作；所述喷雾单元，用于向截割区域喷射雾化水；所述惰性气体喷射单元，用于向截割区域喷射惰性气体。
在一种可能的设计中，所述采煤机控制单元分别与牵引调速器和截割电机控制器连接，所述牵引调速器用于控制采煤机行走，所述截割电机控制器与滚筒连接，用于控制滚筒转动。
在一种可能的设计中，所述系统还包括：与所述遥控单元和所述防火花控制单元连接的数据采集单元；所述数据采集单元用于检测截割区域的数据采集，并将采集数据发送给所述防火花控制单元和所述采煤机控制单元。
在一种可能的设计中，所述数据采集单元与喷雾水压力流量传感器连接，用于检测喷雾水的压力和流量，当喷雾水压力和/或流量低于预设值时，所述遥控系统通过所述采煤机控制系统控制采煤机减速停机，然后对所述喷雾单元进行检修。
在一种可能的设计中，所述数据采集单元与瓦斯传感器和红外火花传感器连接，分别用于检测截割区域的瓦斯浓度和火花，当瓦斯浓度超过预设值和/或检测到火花时，所述防火花控制单元控制所述惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体。
在一种可能的设计中，所述系统还包括：与所述防火花控制单元连接的过滤软化水装置，用于对所述喷雾单元的水源进行过滤软化。
在一种可能的设计中，所述数据采集单元与水质检测传感器连接，用于检测所述喷雾单元喷出雾化水中的钙镁离子含量，当钙镁离子含量超过预设值时，所述防火花控制单元开启所述过滤软化水装置进行过滤。
在一种可能的设计中，所述系统还包括：与所述防火花控制单元连接的报警装置，用于在发生异常情况时发出报警信息。
在一种可能的设计中，采煤机滚筒为抗火花截割滚筒。
第二方面，提供了一种采煤机滚筒截割保护方法，所述方法包括：
遥控单元通过采煤机控制单元控制采煤机行走和截割作业；
截割作业过程中，防火花控制单元控制喷雾单元向截割区域喷射雾化水，控制惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体。
本发明技术方案的主要优点如下：
本发明的采煤机滚筒截割保护系统及方法，通过设置喷雾单元向截割区域喷射雾化水，设置惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体，通过雾化水和惰性气体进行双重保护，避免发生瓦斯燃烧或爆炸，安全性较高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
第一方面，本发明实施例提供了一种采煤机滚筒截割保护系统，如附图1所示，该系统包括：遥控单元、防火花控制单元、采煤机控制单元、喷雾单元和惰性气体喷射单元。遥控单元和采煤机控制单元连接，采煤机控制单元用于控制采煤机的行走和截割工作。遥控单元和防火花控制单元连接，防火花控制单元和喷雾单元和惰性气体喷射单元连接，用于控制喷雾单元和惰性气体喷射单元运转。喷雾单元，用于向截割区域喷射水雾。惰性气体喷射单元，用于向截割区域喷射惰性气体。
以下对本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统的工作原理进行说明：
使用时，工作人员可以通过遥控单元输入指令，遥控单元通过采煤机控制单元控制采煤机行走和滚筒动作，进行采煤作业。截割煤岩时，防火花控制单元控制喷雾单元向截割区域喷射雾化水，起到降尘和扑灭火花的作用。同时，防火花控制单元还可以控制惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体，将截齿包裹在惰性气体氛围中，使瓦斯气体缺少燃烧环境，避免瓦斯燃烧或爆炸。
可见，本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统，通过设置喷雾单元向截割区域喷射雾化水，设置惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体，通过雾化水和惰性气体进行双重保护，避免发生瓦斯燃烧或爆炸，安全性较高。
以下对本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统的各部件给予详细阐述：
如附图1所示，采煤机控制单元分别与牵引调速器和截割电机控制器连接，牵引调速器用于控制采煤机行走，截割电机控制器与滚筒连接，用于控制滚筒运转。
如附图1所示，本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统还包括：与遥控单元和防火花控制单元连接的数据采集单元；数据采集单元用于检测截割区域的数据采集，并将采集数据发送给防火花控制单元和采煤机控制单元。
通过设置数据采集单元，便于掌握截割区域的现场工况，并根据实时工况指导遥控单元和防火花控制单元的指令，使采煤机作业、喷雾单元和惰性气体喷射单元能够根据截割工况进行实时调整，稳定性和安全性较强。
本发明实施例中，喷雾单元用于喷射雾化水，起到降尘和扑灭火花双重作用，为了使截割区域的工作环境较佳，喷雾系统可以处于常开状态，向截割区域持续喷射雾化水，并能起到降温作用。喷雾单元可以与井下供水系统连接，由井下供水系统提供水源。喷雾单元的启闭可以由电动球阀进行控制。使用时，防火花控制单元与电动球阀连接，控制喷雾单元启闭。
可选地，如附图1所示，数据采集单元与喷雾水压力流量传感器连接，用于检测喷雾水的压力和流量，当喷雾水压力和/或流量低于预设值时，遥控系统通过采煤机控制系统控制采煤机减速停机，然后对喷雾单元进行检修。如此设置，便于及时发现故障并检修，保证喷雾稳定性。水喷雾压力和流量的故障阈值可以根据现场工况进行设置，举例来说，当检测到喷雾水压力低于4mpa，或者流量低于80l/min时，判定喷雾单元发生故障，此时，控制采煤机减速停机，滚筒停转，工作人员对喷雾单元进行检查和维修。
进一步地，为了避免井下供水系统提供的水源中钙镁离子含量较高堵塞喷雾单元的喷嘴，如附图1所示，本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统还包括：与防火花控制单元连接的过滤软化水装置，用于对喷雾单元喷出的水雾进行过滤软化。数据采集单元与水质检测传感器连接，用于检测喷雾单元喷出水雾中的钙镁离子含量，当钙镁离子含量超过预设值时，防火花控制单元开启过滤软化水装置进行过滤。
其中，过滤软化水装置可以连接喷雾单元的入水端，并与防火花控制单元连接，在防火花控制单元的控制下进行启闭。即，水质检测传感器检测到喷出的雾化水中钙镁离子含量超过预设值时，防火花控制单元控制过滤软化水装置打开进行过滤软化作业。当水质监测传感器到喷出的雾化水中钙镁离子含量处于正常范围时，即可关闭过滤软化水装置。过滤软化水装置的启闭可以由电动球阀进行控制，防火花控制单元与电动球阀连接，通过控制电动球阀对过滤软化水是否工作进行控制。
本发明实施例中，惰性气体喷射单元用于向截割区域喷射惰性气体，将截齿包裹在惰性气体环境中，瓦斯缺少燃烧条件，进而避免发生瓦斯燃烧和爆炸。可以理解的是，当瓦斯含量较低时，无需喷射惰性气体既能保证截割安全。因此，本发明实施例中，设置与数据采集单元连接的瓦斯传感器和红外火花传感器，如附图1所示，数据采集单元与瓦斯传感器和红外火花传感器连接，分别用于检测截割区域的瓦斯浓度和火花，当瓦斯浓度超过预设值和/或检测到火花时，防火花控制单元控制惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体。当瓦斯浓度降低到预设值以下时，即可关闭惰性气体喷射单元。当没有检测到火花时，即可关闭惰性气体喷射单元。如此设置，在保证安全的前提下，降低成本。
其中，惰性气体可以为二氧化碳或者氮气。
可选地，如附图1所示，本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统还包括：与防火花控制单元连接的报警装置，用于在发生异常情况时发出报警信息。例如，喷雾水压力流量传感器检测到喷雾水的压力和/或流量低于预设值时，瓦斯传感器检测到瓦斯浓度超过预设值时，火花红外传感器检测到火花时，水质检测传感器检测到雾化水钙镁离子含量超过预设值时等异常情况，报警装置均可以通过声光报警信息进行报警，便于工作人员快速获取异常工况。
本发明实施例中，除了采用喷射雾化水和喷射惰性气体起到保护作用以外，为了进一步提高安全性能，将采煤机滚筒设置为抗火花截割滚筒，从不同方向着手提高截割安全。抗火花截割滚筒可以通过多种方式获得，例如，可以在截割滚筒的表面熔覆陶瓷层，将采煤机滚筒设置为抗火花截割滚筒。
本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护系统中，遥控单元、报警装置可以设置于采煤机驾驶室内，便于操作人员操控和及时获取报警信息。喷雾单元、过滤水软化装置、惰性气体喷射单元、喷雾水压力流量传感器、瓦斯传感器、红外检测传感器、水质检测传感器可以设置在截割区域附近，例如，可以设置在滚筒主轴或者采煤机摇臂上等，只要能满足其自身工作需求即可。防火花控制单元、采煤机控制单元和数据采集单元作为中间部件，其可以设置在驾驶室内或者驾驶室外，本发明实施例中不做限定。
第二方面，本发明实施例提供了一种采煤机滚筒截割保护方法，该方法包括：
遥控单元通过采煤机控制单元控制采煤机行走和截割作业。
截割作业过程中，防火花控制单元控制喷雾单元向截割区域喷射水雾，控制惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体。
本发明实施例提供的采煤机滚筒截割保护方法，通过喷雾单元向截割区域喷射雾化水，通过惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体，雾化水和惰性气体进行双重保护，避免发生瓦斯燃烧或爆炸，安全性较高。
可选地，采煤作业中，采煤机操作人员在现场发现采煤机即将截割液压支架时，可以通过遥控单元发出指令，遥控单元通过防火花控制单元使惰性气体喷射单元打开，喷射惰性气体。同时，遥控单元通过采煤机控制单元控制采煤机减速停车，滚筒停转。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：
1.一种采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述系统包括：遥控单元、防火花控制单元、采煤机控制单元、喷雾单元和惰性气体喷射单元；
所述遥控单元和所述采煤机控制单元连接，所述采煤机控制单元用于控制采煤机的行走和截割作业；
所述遥控单元和所述防火花控制单元连接，所述防火花控制单元和所述喷雾单元和所述惰性气体喷射单元连接，用于控制所述喷雾单元和所述惰性气体喷射单元工作；
所述喷雾单元，用于向截割区域喷射雾化水；
所述惰性气体喷射单元，用于向截割区域喷射惰性气体。
2.根据权利要求1所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述采煤机控制单元分别与牵引调速器和截割电机控制器连接，所述牵引调速器用于控制采煤机行走，所述截割电机控制器与滚筒连接，用于控制滚筒转动。
3.根据权利要求1所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述遥控单元和所述防火花控制单元连接的数据采集单元；
所述数据采集单元用于检测采集截割区域的数据，并将采集数据发送给所述防火花控制单元和所述采煤机控制单元。
4.根据权利要求3所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述数据采集单元与喷雾水压力流量传感器连接，用于检测喷雾水的压力和流量，当喷雾水压力和/或流量低于预设值时，所述遥控系统通过所述采煤机控制系统控制采煤机减速停机，然后对所述喷雾单元进行检修。
5.根据权利要求3所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述数据采集单元与瓦斯传感器和红外火花传感器连接，分别用于检测截割区域的瓦斯浓度和火花，当瓦斯浓度超过预设值和/或检测到火花时，所述防火花控制单元控制所述惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体。
6.根据权利要求3所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述防火花控制单元连接的过滤软化水装置，用于对所述喷雾单元的水源进行过滤软化。
7.根据权利要求6所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述数据采集单元与水质检测传感器连接，用于检测所述喷雾单元喷出雾化水中的钙镁离子含量，当钙镁离子含量超过预设值时，所述防火花控制单元开启所述过滤软化水装置进行过滤。
8.根据权利要求1至7任一项所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述防火花控制单元连接的报警装置，用于在发生异常情况时发出报警信息。
9.根据权利要求1所述的采煤机滚筒截割保护系统，其特征在于，采煤机滚筒为抗火花截割滚筒。
10.一种采煤机滚筒截割保护方法，其特征在于，所述方法包括：
遥控单元通过采煤机控制单元控制采煤机行走和截割作业；
截割作业过程中，防火花控制单元控制喷雾单元向截割区域喷射雾化水，控制惰性气体喷射单元向截割区域喷射惰性气体。
技术总结
本发明公开了一种采煤机滚筒截割保护系统及方法，所述系统包括：遥控单元、防火花控制单元、采煤机控制单元、喷雾单元和惰性气体喷射单元；遥控单元和采煤机控制单元连接，采煤机控制单元用于控制采煤机的行走和截割作业；遥控单元和防火花控制单元连接，防火花控制单元和喷雾单元和惰性气体喷射单元连接，用于控制喷雾单元和惰性气体喷射单元工作；喷雾单元，用于向截割区域喷射雾化水；惰性气体喷射单元，用于向截割区域喷射惰性气体。本发明的采煤机滚筒截割保护系统及方法，通过雾化水和惰性气体进行双重保护，避免发生瓦斯燃烧或爆炸，安全性较高。
技术研发人员：闫鹏飞;魏红亮;郝尚清;李维伟;刘涛;刘泽平;崔根伟;高欣;曹兴;张宇;刘娟娟;李瑞锋;庞俊峰;武仕源;赵灵
受保护的技术使用者：太重煤机有限公司
技术研发日：.11.27
技术公布日：.02.28
