大型矿用挖掘机通风除尘装置优化设计

李勇超

（太原重工股份有限公司矿山设备分公司， 山西 太原 030024）

引言

矿用挖掘机生产效率高、运行可靠，广泛运用于露天矿山的采掘和剥离工作。通风除尘装置是矿用挖掘机重要组成部分，主要是把露天矿山现场外部过滤成干净的空气引入设备内部，通过循环把设备内部热量带到设备外部，从而保证设备电器柜、减速机等装置能够稳定、高效的工作[1]。

1 通风除尘装置存在的问题

通风除尘装置主要用于大型矿用挖掘机的通风、清洁和散热作用。现场反映矿用挖掘机电气室在天气温度超过35 ℃的时候容易引起电气室过热现象。电气室超温会引起电器柜报超温故障，超温故障会引起设备断电立即停机。如果设备经常立即停机会造成设备制动器频繁使用，寿命缩短；如果制动器失灵甚至可能会造成设备失控现象。因此解决电气室温度过高现象对整个设备而言至关重要。

2 滤筒除尘装置结构特点

大型矿用挖掘机目前主要使用的是滤筒除尘装置，滤筒通风除尘装置是市场上一种成熟的系统，广泛应用于矿山、造船等行业。

滤筒除尘装置主要由除尘器底座、集风罩、过滤滤筒、反吹清灰系统、自动排尘系统、风机、电气控制系统以及压气系统等组成。

正常工作时，含尘空气从除尘器上部集风罩进入除尘器内，经过过滤筒，风机从滤筒芯部将洁净空气吸入机棚和电气室内部，含尘空气中的粉尘则被挡在滤筒外部；为保证滤筒干净，有足够的风量通过滤筒，设置了一套自动的滤筒清灰系统。清灰动作时，高压空气经文氏管对滤筒进行反吹清灰操作。脉冲反吹清灰系统由文氏管、电磁阀、压差表等组成。清灰完毕后，灰尘会自动落到螺旋输送机的集灰尘漏斗中，然后通过螺旋输送机被自动排到设备的外部，如图1 所示。

图1 滤筒除尘原理及装置

目前，过滤除尘装置由于其过滤精度高、自动化和智能化程度高，清洁空气进入电气室后降低了整个电气设备的故障，受到各个矿山用户的广泛好评。

3 存在问题的理论分析

矿用挖掘机通风除尘装置主要由三台除尘风机组成，其中两台由风道通往电气室，一台通往机棚。通往电气室的风量通过电器柜，由电气室轴流风机排到机棚内部，给机棚散热，如图2 所示。

要解决电气室温度过高的问题，首先要确保系统各个环节能够正常工作，从而保证设备通往电气室和机棚的风量足够。通往电气室电器柜的风量足够是解决电器柜温度过高问题的关键。

根据通风房间的热平衡，当室内散热量及通风量一定时，室内空气会在某个温度点达到平衡，室内温度相对于环境温度升高△t，反之，为保证室内一定的舒适度而确定△t 时，通风量Q 也随之被确定[2]。

式中：c为空气比热；ρ 为空气密度；∑H 为总发热量。

因此电气室内电气柜风量是否足够是电气室散热好坏最主要的因素。

使用风速仪测试通往电气室和机棚的通风量，风速测试依据为GB/T 10178—2006《工业通风机现场性能试验》，风速测量方法为网格法，如图3 所示。

图3 风量测试示意图

4 现场测试及分析

首先对通风除尘装置各个环节进行排查，各个子系统均能正常使用，保证了系统正常运行，然后开始测试风量。根据行业标准对通风除尘出风量进行了测试，同时对电气室侧壁轴流风机过风量进行了测试，测试具体数据如下表1、表2 所示。

从上述现场测试数据可以看出：主风机通往电气室和机棚的风量基本能够满足理论和设计要求；电气室的风量能够满足要求，但是电气室轴流风机的风机仅为理论风量的一半，由此可见轴流风机通风量不足可能导致电气柜过风量不足，影响电气柜散热效果。

表1 通风除尘装置主风机风量 m3/h

表2 电气室轴流风机风量 m3/h

5 优化设计和现场验证

根据现场情况，重新对轴流风机进行选型设计，采用符合要求的轴流风机，增大电器柜的过风量。通过现场改造测试，新型轴流风机过风量能够满足理论要求，同时经过现场验证解决了现场电器柜过热的问题。

6 结论

1）对现场电器柜过热的问题进行分析，通过对各个环节逐步排查，最终找到问题原因，进行设计优化，得到现场验证。

2）给出了一套理论计算、现场测试和实验相结合的解决现场问题体系，为以后分析解决现场问题提供思路和理论依据。