模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置及方法制造方法及图纸

一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置及方法，装置：试验箱体两端分别作为进、出风口，其内部设有多个降温降尘区域及雾化单元；每个雾化单元中三个雾化喷嘴分别位于左部、中部和右部；集成传感器位于试验箱体的内部，并通过可伸缩连接杆与试验箱体的顶部连接；进风控制系统和粉尘发射系统安装在进风口处；回收水池安装在试验箱体内部的底侧，其上开口端设有水池盖板，其内部安装有水位传感器，其底部的出水口连接有循环水泵；一体化循环供水系统包括净化设备、温控设备和水压控制设备，其进水端分别连接高压水源和循环水泵，出水端连接雾化喷嘴。方法：搭建并测试调整实验装置后开始模拟实验。该装置及方法能一体化进行降温降尘实验。进行降温降尘实验。进行降温降尘实验。

【技术实现步骤摘要】
模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置及方法


[0001]本专利技术属于矿井智能降温降尘
，具体是一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置及方法。

技术介绍

[0002]在煤矿巷道掘进过程中，掘进工作面是产尘量较大的作业地点，另外，随着大功率掘进设备(胶带运输机、掘锚一体机等)的持续工作，设备的放热量不断增加，导致整个掘进巷道内的粉尘浓度很高，同时，掘进巷道内的温度也居高不下。
[0003]当前大多数煤矿井下的降温和降尘两套系统各自独立运行，二者未能实现有效的集成，因此不能实现一体化联合作业，这样，不仅投入成本较高，综合效益低，而且日常维护也极为不便。现有技术中，掘进巷道的降温作业通常采用常规的冷空气漫灌的方式，这种方式能量损耗巨大，成本高昂，其降温效果易受风速的限制，同时，这种方式缺乏精准度，不能准确定位降温区域，冷量在工作前和工作后的浪费情况严重，且作业人员的体感较差。而掘进巷道的降尘作业通常采用常温水喷雾的方式，由于现有喷雾设备的结构较为简单，且功能单一，存在水资源浪费严重的情况，同时，其降温效果不够理想。为了有效研究降温系统和降尘系统的一体化。为此，亟需提供一种能实现降温和降尘一体化联合作业的实验装置，以为实际降温降尘的集成方案提供可靠的技术支持。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置及方法，该装置结构简单、制造成本低、自动化程度较高，其能有效模拟矿井巷道的掘进环境，能一体化地进行降温和降尘作业，有利于准确可靠地获得不同工况下的降温降尘数据，能为实际降温降尘的集成方案提供可靠的技术支持；该方法步骤简单、实施成本低，其能通过模拟仿真的方式一体化地进行降温降尘实验，并能多方位全面准确地获取到不同工况下的实验数据。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，包括试验箱体、雾化单元、集成传感器、进风控制系统、粉尘发射系统、回收水池、水池盖板、水位传感器、一体化循环供水系统和数据处理器；
[0006]所述试验箱体长度方向沿前后方向延伸，且前后两端开口，其前端作为出风口，其后端作为进风口；所述试验箱体的内部空间沿长度方向设置有多个降温降尘区域；
[0007]所述雾化单元的数量与降温降尘区域的数量一一对应设置，每个雾化单元由位于试验箱体内部的三个雾化喷嘴组成，且三个雾化喷嘴分别安装在所在区域顶端的左部、中部和右部；
[0008]所述集成传感器位于试验箱体的内部，其包括可伸缩连接杆、传感器安装架、风速风量传感器、温度传感器、湿度传感器、数据处理器、数据存储模块、无线传输天线和防水防尘外壳，所述可伸缩连接杆竖直地设置，其上端与试验箱体的顶板连接，所述传感器安装架
位于试验箱体高度方向的中部，并固定连接在可伸缩连接杆的下端，所述风速风量传感器、温度传感器和湿度传感器均安装在传感器支架上，所述数据处理器和数据存储模块安装在防水防尘外壳中，所述无线传输天线安装在防水防尘外壳的外部，所述防水防尘外壳安装在传感器支架上，所述数据处理器分别与传感器安装架、风速风量传感器、温度传感器、湿度传感器、数据存储模块和无线传输天线连接；多个集成传感器沿试验箱体的长度方向依次设置在试验箱体内部空间的中心部分，用于实时采集各自所在区域的风速风量信号、温度信号和湿度信号，并对采集后的信号进行处理后通过无线传输天线向外部设备进行发送；
[0009]所述进风控制系统安装在进风口处，用于向试验箱体内部提供风源，并能调节进风风速、进风温度和进风湿度；
[0010]所述粉尘发射系统安装在进风口处，用于向试验箱体内部发射粉尘，并能调节所产生粉尘的粒径大小和岩性；
[0011]所述回收水池的尺寸与试验箱体内部的尺寸相适配，其固定安装在试验箱体内部的底侧，用于收集并储存喷雾液；回收水池底部开设有出水口，且出水口通过连通管路与外部的循环水泵的进水端连接；
[0012]所述水池盖板为表面遍布有若干个漏水孔的格栅板，其尺寸与回收水池上开口端的尺寸相适配，并盖设在回收水池的上开口端；
[0013]所述水位传感器安装在回收水池中，用于实时采集回收水池内的液位信号，并向外部设备进行发送；
[0014]所述一体化循环供水系统包括净化设备、温控设备和水压控制设备，所述净化设备用于实现对喷雾液供水的净化和改变喷雾液的供水成分，净化设备的进水端通过外部供水管路与外部高压水源连接，还通过循环供水管路与循环水泵的出水端连接，所述温控设备用于实现对喷雾液供水温度的调节，温控设备的进水端与净化设备的出水端连接，其出水端与水压控制设备的进水端连接，所述水压控制设备用于实现对喷雾液供水压力的调节，水压控制设备通过多根耐压水管分别与多个雾化喷嘴的进水端连接；所述外部供水管路上串接有电磁阀一；所述循环供水管路上串接有电磁阀二；每根耐压水管上均串接有电磁阀三；
[0015]所述数据处理器内置有无线通信模块，并通过无线的方式与多个集成传感器连接，其输出端分别与进风控制系统、粉尘发射系统、水位传感器、净化设备、温控设备、水压控制设备、显示器、循环水泵、电磁阀一、电磁阀二和多个电磁阀三连接。
[0016]进一步，为了使试验箱体能够具有良好的隔热、隔湿能力，所述试验箱体由箱式框架和包裹在箱式框架外部的隔热隔气罩体组成，所述隔热隔气罩体为双层结构，内层为双层真空隔热玻璃层、外层为聚氨酯泡沫板层。
[0017]进一步，为了能方便进行组装和拆卸，同时，在拆除时能有效节省占地空间，所述箱式框架由多根不锈钢钢管和连接相邻不锈钢钢管的钢管搭扣组成。
[0018]作为一种优选，所述数据处理器为工业计算机。
[0019]进一步，为了方便安装，同时，也能在存储时节省占地空间，所述回收水池为折叠式水池。
[0020]作为一种优选，所述耐压水管可承受10MPa的水压。
[0021]本专利技术中，通过使集成传感器设置有可伸缩连接杆，可以根据不同的采集位置需要灵活地调整可伸缩连接杆的长度，以使传感器能够准确地进行预定位置信号的采集作业。使集成传感器同时集成有风速风量传感器、温度传感器和湿度传感器，可以同时实现对所在区域风速风量信号、温度信号和湿度信号的采集作业，进而有利于全面地提供实验所需数据。通过使集成传感器内置有无线传输天线，并通过无线的方式与数据处理器连接，不仅能简化传输信号线布线的步骤，还能有利于避免传输信号线对实验空间的占用，有利于获得更准确更全面的实验数据。通过在试验箱体的进风口同时设置进风控制系统和粉尘发射系统，可以通过二者的协同控制来模拟巷道掘进时掘进工作面不同的回风与掘进产尘情况，进而能实现井下工作面环境的仿真模拟。通过在试验箱体的底部装配回收水池，可以对喷雾液进行集中式回收和储存，从而可以便于在后续实验过程中实现水资源的循环利用，能极大地节约水资源。将带有若干个漏水孔的水池盖板盖设在回收水池的上开口端，不仅能够确保回收水池对喷雾液的正常回收作业，还给有利于维护人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，包括试验箱体(20)，所述试验箱体(20)长度方向沿前后方向延伸，且前后两端开口，其前端作为出风口，其后端作为进风口；其特征在于，还包括雾化单元、集成传感器(4)、进风控制系统(5)、粉尘发射系统(6)、回收水池(8)、水池盖板(7)、水位传感器、一体化循环供水系统和数据处理器；所述试验箱体(20)的内部空间沿长度方向设置有多个降温降尘区域；所述雾化单元的数量与降温降尘区域的数量一一对应设置，每个雾化单元由位于试验箱体(20)内部的三个雾化喷嘴(3)组成，且三个雾化喷嘴(3)分别安装在所在区域顶端的左部、中部和右部；所述集成传感器(4)位于试验箱体(20)的内部，其包括可伸缩连接杆(4
‑
1)、传感器安装架(4
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6)、风速风量传感器(4
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2)、温度传感器(4
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3)、湿度传感器(4
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4)、数据处理器、数据存储模块、无线传输天线(4
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5)和防水防尘外壳，所述可伸缩连接杆(4
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1)竖直地设置，其上端与试验箱体(20)的顶板连接，所述传感器安装架(4
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6)位于试验箱体(20)高度方向的中部，并固定连接在可伸缩连接杆(4
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1)的下端，所述风速风量传感器(4
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2)、温度传感器(4
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3)和湿度传感器(4
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4)均安装在传感器支架上，所述数据处理器和数据存储模块安装在防水防尘外壳中，所述无线传输天线(4
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5)安装在防水防尘外壳的外部，所述防水防尘外壳安装在传感器支架上，所述数据处理器分别与传感器安装架(4
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6)、风速风量传感器(4
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2)、温度传感器(4
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3)、湿度传感器(4
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4)、数据存储模块和无线传输天线(4
‑
5)连接；多个集成传感器(4)沿试验箱体(20)的长度方向依次设置在试验箱体(20)内部空间的中心部分，用于实时采集各自所在区域的风速风量信号、温度信号和湿度信号，并对采集后的信号进行处理后通过无线传输天线(4
‑
5)向外部设备进行发送；所述进风控制系统(5)安装在进风口处，用于向试验箱体(20)内部提供风源，并能调节进风风速、进风温度和进风湿度；所述粉尘发射系统(6)安装在进风口处，用于向试验箱体(20)内部发射粉尘，并能调节所产生粉尘的粒径大小和岩性；所述回收水池(8)的尺寸与试验箱体(20)内部的尺寸相适配，其固定安装在试验箱体(20)内部的底侧，用于收集并储存喷雾液；回收水池(8)底部开设有出水口(9)，且出水口(9)通过连通管路与外部的循环水泵(19)的进水端连接；所述水池盖板(7)为表面遍布有若干个漏水孔的格栅板，其尺寸与回收水池(8)上开口端(8)的尺寸相适配，并盖设在回收水池(8)的上开口端；所述水位传感器安装在回收水池(8)中，用于实时采集回收水池(8)内的液位信号，并向外部设备进行发送；所述一体化循环供水系统包括净化设备(11)、温控设备(12)和水压控制设备(13)，所述净化设备(11)用于实现对喷雾液供水的净化和改变喷雾液的供水成分，净化设备(11)的进水端通过外部供水管路(14)与外部高压水源连接，还通过循环供水管路(15)与循环水泵(19)的出水端连接，所述温控设备(12)用于实现对喷雾液供水温度的调节，温控设备(12)的进水端与净化设备(11)的出水端连接，其出水端与水压控制设备(13)的进水端连接，所述水压控制设备(13)用于实现对喷雾液供水压力的调节，水压控制设备(13)通过多根耐压水管(10)分别与多个雾化喷嘴(3)的进水端连接；所述外部供水管路(14)上串接有电磁阀一(16)；所述循环供水管路(15)上串接有电磁阀二(17)；每根耐压水管(10)上均串接有电
磁阀三(18)；所述数据处理器内置有无线通信模块，并通过无线的方式与多个集成传感器(4)连接，其输出端分别与进风控制系统(5)、粉尘发射系统(6)、水位传感器、净化设备(11)、温控设备(12)、水压控制设备(13)、显示器、循环水泵(19)、电磁阀一(16)、电磁阀二(17)和多个电磁阀三(18)连接。2.根据权利要求1所述的一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，其特征在于，所述试验箱体(20)由箱式框架(2)和包裹在箱式框架(2)外部的隔热隔气罩体(1)组成，所述隔热隔气罩体(1)为双层结构，内层为双层真空隔热玻璃层(1
‑
1)、外层为聚氨酯泡沫板层(1
‑
2)。3.根据权利要求1或2所述的一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，其特征在于，所述箱式框架(2)由多根不锈钢钢管(2
‑
1)和连接相邻不锈钢钢管(2
‑
1)的钢管搭扣(2
‑
2)组成。4.根据权利要求3所述的一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，其特征在于，所述数据处理器为工业计算机。5.根据权利要求4所述的一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，其特征在于，所述回收水池(8)为折叠式水池。6.根据权利要求5所述的一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，其特征在于，所述耐压水管(10)可承受10MPa的水压。7.一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验方法，采用如权利要求1至6任一项所述的一种模拟煤矿井下巷道智能喷雾降温降尘的实验装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：搭建实验装置；S11：利用多根不锈钢钢管(2
‑
1)和若干钢管搭扣(2
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2)进行箱式框架(2)的搭建；S12：在箱式框架(2)的底部安装回收水池(8)，并将水池盖板(7)盖设在回收水池(8)的上开口端；S13：按照设定的排距在试验箱体(20)的内部空间沿长度方向依次分出多个降温降尘区域，同时，在每个降温降尘区域中布置一个雾化单元，并按照设定的间距将每个雾化单元中的三个雾化喷嘴(3)安装在每个降温降尘区域的顶部；按照需要实验监测的位置在试验箱体(20)的内部进行多个集成传感器(4)的安装，并在试验箱体(20)的进风口处安装进风控制系统(5)和粉尘发射系统(6)；依次进行净化设备(11)、温控设备(12)和水压控制设备(13)的连接，并使净化设备(11)的进水端与高压水源连接，使水压控制设备(13)的出水端通过多根耐压水管(10)分别与多个雾化喷嘴(3)的进水端连接；步骤二：测试调整实验装置；S21：关闭净化设备(11)的净化功能、关闭温控设备(12)的温度调节功能、关闭水压控制设备(13)的压力调节功能，使一体化循环供水系统只具有连通高压水源与耐压水管(10)的作用，保持进风控制系统(5)的关闭状态、保持粉尘发射系统(6)的关闭状态，保持电磁阀二(17)的关闭状态，打开电磁阀一(16)和所有电磁阀三(18)，利用高压水源对一体化循环供水系统、多根耐压水管(10)、多个雾化喷嘴(3)进行冲洗；S22：打开净化设备(11)的净化功能、打开温控设备(12)的温度调节功能、打开水压控
制设备(13)的压力调节功能，利用净化设备(11)对喷雾液的供水进行净化、利用温控设备(12)将喷雾液的供水调节至设定的温度、利用水压控制设备(13)将喷雾液的供水调节至设定的压力，然后通过耐压水管(10)将处理后的喷雾液供水供给雾化喷嘴(3)，并经雾化喷嘴(3)喷出形成水雾；S23：在无风条件下观察雾化喷嘴(3)喷雾的方向，并将每个雾化喷嘴(3)的喷雾方向调至垂直向下；S24：利用集成传感器(4)实时采集各自所在区域的风速风量信号、温度信号和湿度信号，并对采集后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张农，曹闯，潘东江，王成，谢正正，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：