本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种基于plc的三级除尘系统及其实现方法。
背景技术：
目前我国煤矿井下应用最广泛的除尘措施主要是以喷雾洒水降尘，然而目前喷雾洒水降尘方法又以低压喷雾为主，由于水压低，导致雾化效果差，水资源浪费严重，很难有效捕捉粉尘，特别是对呼吸型粉尘的除尘效率不足70％。喷雾尘粒与粉尘的高凝结效率是除尘效率高的主要原因。煤矿井下低压喷雾洒水喷雾是通过惯性碰撞、扩散作用、凝结作用等方式来降尘的。
目前国内外煤矿广泛采用的粉尘控制技术主要有煤层注水、泡沫除尘、利用降尘器降尘、通风除尘、化学抑尘等。这些技术对井下矿尘的防治起到了重要的作用，但各种技术仍然存在不足。
但是，传统的采煤机除尘方法在使用过程中存在一些弊端，比如：
传统的喷雾洒水的除尘方法在使用时，由于大多数煤尘有一定的疏水性，水的表面张力较大，很多煤尘不易被水完全润湿和捕捉，除尘效率较低，尤其对呼吸性粉尘除尘效率低、耗水量大、喷头容易堵塞。
传统的通风除尘的方法除尘效率低下，同时由于空气携带煤尘排出会对空气造成二次污染，因此不建议推广使用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于plc的三级除尘系统及其实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于plc的三级除尘系统及其实现方法，包括巷壁、plc逻辑控制器、井下进风管和沉淀池，所述巷壁内部放置有采煤机，所述采煤机位于横档侧面均匀固定安装有环形喷嘴，所述环形喷嘴通过管道与沉淀池固定连接，所述沉淀池一侧面中部固定连接有井下供水管，所述沉淀池内壁位于井下供水管所在一侧活动悬挂有浮球阀，所述浮球阀与井下供水管相配合，所述沉淀池远离井下供水管一侧面上部通过管道固定安装有柱塞泵，所述柱塞泵输出端通过管道固定安装有两个液压支架，所述液压支架侧面均匀固定安装有高压雾化喷嘴；所述井下进风管中部固定安装有电磁阀，所述电磁阀与plc逻辑控制器电性连接。
进一步的，所述沉淀池位于供水管所在一侧面底部固定安装有排污阀门。
进一步的，所述沉淀池与柱塞泵之间的管道上固定安装有过滤器。
进一步的，所述第一热释开关、第一手动开关和第一粉尘浓度传感器通过螺丝钉固定安装在巷壁一端侧壁，所述第二热释开关、第二手动开关和第二粉尘浓度传感器通过螺丝钉固定安装在巷壁另一端侧壁。
进一步的，所述环形喷嘴等距安装在采煤机横档侧面。
进一步的，所述井下进风管一端固定安装有气动马达，所述气动马达动力输出端与柱塞泵动力输入端固定连接。
进一步的，所述plc逻辑控制器第一信号输入端分别电性连接有第一粉尘浓度传感器和第二粉尘浓度传感器，所述plc逻辑控制器输出端电性连接有第一手动开关，所述plc逻辑控制器输出端电性连接有第二手动开关。
进一步的，所述plc逻辑控制器第二信号输入端分别电性连接有第一热释开关和第二热释开关。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过利用高压雾化喷头将除尘水进行雾化，使得除尘用水雾化效率高、沉降速度快、对煤尘的吸附效果较好，使得雾化小水滴能够快速捕捉煤尘并将其吸附携带沉降，相对于传统的喷雾洒水的除尘方法，本发明除尘效果更好。
通过利用雾化喷头将液体雾化，使液体能够将空气中的煤尘捕捉，由于煤尘被水滴携带，增加了自身重力，能够快速沉降，因此能够避免空气中的煤尘被携带到大气中，造成大气的二次污染。
附图说明
图1为本发明整体系统结构示意图；
图2为本发明环形喷嘴安装结构示意图。
图1-2中：1-巷壁；2-液压支架；3-高压雾化喷嘴；4-第一热释开关；5-第一手动开关；6-第一粉尘浓度传感器；7-plc逻辑控制器；8-电磁阀；9-井下进风管；10-井下供水管；11-排污阀门；12-第二手动开关；13-沉淀池；14-过滤器；15-气动马达；16-柱塞泵；17-环形喷嘴；18-采煤机；19-第二粉尘浓度传感器；20-第二热释开关；21-第二手动开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于plc的三级除尘系统及其实现方法，包括巷壁1、plc逻辑控制器7、井下进风管9和沉淀池13，所述巷壁1内部放置有采煤机18，所述采煤机18位于横档侧面均匀固定安装有环形喷嘴17，所述环形喷嘴17通过管道与沉淀池13固定连接，所述沉淀池13一侧面中部固定连接有井下供水管10，所述沉淀池13内壁位于井下供水管10所在一侧活动悬挂有浮球阀12，所述浮球阀12与井下供水管10相配合，所述沉淀池13远离井下供水管10一侧面上部通过管道固定安装有柱塞泵16，所述柱塞泵16输出端通过管道固定安装有两个液压支架2，所述液压支架2侧面均匀固定安装有高压雾化喷嘴3；所述井下进风管9中部固定安装有电磁阀8，所述井下进风管9一端固定安装有气动马达15，所述气动马达15动力输出端与柱塞泵16动力输入端固定连接，所述电磁阀8与plc逻辑控制器7电性连接，所述plc逻辑控制器7第一信号输入端分别电性连接有第一粉尘浓度传感器6和第二粉尘浓度传感器19，所述plc逻辑控制器7输出端电性连接有第一手动开关5，所述plc逻辑控制器7输出端电性连接有第二手动开关21，所述plc逻辑控制器7第二信号输入端分别电性连接有第一热释开关4和第二热释开关20。
通过所述沉淀池13位于供水管10所在一侧面底部固定安装有排污阀门11，便于将沉淀池13内部沉淀的杂质经排污阀门11排出沉淀池13，避免堵塞高压雾化喷嘴3和环形喷嘴17；通过所述沉淀池13与柱塞泵16之间的管道上固定安装有过滤器14，便于通过过滤器14对喷雾用水进一步过滤，防止堵塞喷头；通过所述第一热释开关4、第一手动开关5和第一粉尘浓度传感器6通过螺丝钉固定安装在巷壁1一端侧壁，所述第二热释开关20、第二手动开关21和第二粉尘浓度传感器6通过螺丝钉固定安装在巷壁1另一端侧壁，便于工作人员在巷道两端进行手动控制喷头喷水，便于保护工作人员身上不会被喷洒到除尘水；通过所述环形喷嘴17等距安装在采煤机18横档侧面，便于对煤尘充分湿润沉降。
进一步的，本发明包括三级除尘系统：
滚筒除尘系统：在采煤机18滚筒中心轴的一端设计了三级除尘装置，每级除尘装置均为水管相连接的环形喷嘴17。一级除尘装置通过环形喷嘴17形成放射状高压水幕，水压为可调，放射状的水幕包围着采煤机18滚筒；二级、三级依次增大水幕压力及覆盖范围。
采煤机机身除尘系统：在采煤机机身等间距地安装高压雾化喷嘴3，喷雾压力可调，喷嘴间距应能保证喷嘴形成的喷雾范围覆盖整个采煤机18，避免喷嘴间距过大，出现盲区。
液压支架除尘系统：每一个液压支架2上方安装有两个及两个以上的喷雾除尘装置，喷嘴间距应能保证喷嘴形成的喷雾范围覆盖整个综采工作面.避免喷嘴间距过大，出现盲区。
智能三级高压除尘系统具有以下优点：
(1)集中运行：管路自动排水系统集中运行，稳定可靠，可以实现无人化管理：
(2)降低能耗：直接以水、井下风能为动力，无需额外电机等辅助设备；
(3)可靠除尘：采用矿用水质过滤器，净化井下水，充分解决水质对系统的影响。采用高压喷嘴，耐磨性好、雾化除尘效果好；
(5)使用方便：利用煤矿井下现有的风能、供水系统即可，安装十分方便；
(6)耐用性能好：主要机械装置设计简单、科学，故障率非常低。
工作原理：使用时，智能三级除尘设备采用粉尘浓度传感器和热释开关。当粉尘浓度传感器检测到粉尘浓度超标时，同时热释开关检测到巷道附近没有工人时，plc逻辑控制器7控制电磁阀8启动，此时，气动马达15在风能作用下开始工作，然后气动马达15又驱动柱塞泵16工作，采煤机18和液压支架2上的高压雾化喷嘴3开始工作对巷壁1进行润湿。
如果粉尘浓度超标时，热释电传感器检测到巷道内有人，巷道长约10米，报警系统开始，提醒工作人员离开，预计10s后人员可以到达安全区域，则10s后高压雾化喷头3开始启动，降尘开始，当粉尘浓度低于警戒值时，则液压支架2上的高压雾化喷头3喷雾停止。滚筒三级高压水幕适当调节。假设有三人依次通过巷道时，当粉尘浓度超标时，热释电检测到第一个人时手动开关继续关闭，等最一个人通过时，则喷雾开始，防止水喷到矿工身上。当巷道内粉尘浓度传感器或热释电红外传感器其中或全部失灵时，为达到及时降尘的效果，智能高压喷雾系统配备手动开关，可以有效开启喷雾降尘。智能高压喷雾可实现无人监守，实时监控煤矿井下粉尘浓度状况并自动处理。同时热释电红外线传感器的可防止水雾喷洒到矿工身上，安全卫生。
巷道内智能三级高压除尘引用煤矿井下现有的风路管路中的压缩风能，由气动马达15将风能转化为机械能从而驱动柱塞泵16工作，由于煤矿井下水质除了含有一些可过滤的杂质其他各项指标都良好，因此利用井下水必须提前进行过滤。将煤矿井下水经沉淀池13沉淀杂质进行第一次过滤，然后由沉淀池流出的水再通过矿用水质过滤器14过滤第二次，然后低压水流经柱塞泵16，气动马达15作为动力源驱动柱塞泵16工作，将低压水转化为高压水，为高压雾化喷头3做好准备。使用气动马达15带动柱塞泵16实现低压水向高压水的转化，解决了使用电动机转化低压水带来的用电安全问题。。
采煤机18采用内喷雾和外高压水幕的结合。高压环形水幕是高压水通过环形喷嘴17高压喷射扩散，包裹住粉尘源从而与外界隔离。高压喷雾不仅可以通过拦截作用沉降粉尘，而且还有冷却截齿、湿润煤层和防止截割火花的作用。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。