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風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)研究論文
摘要：傳統(tǒng)的人工操作排水系統(tǒng)效率低、可靠性差及工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，在充分利用現(xiàn)代機(jī)械和自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上，提出了采用風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)排水。文章對(duì)該裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析研究，并介紹了該裝置在某煤礦的使用情況、產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益及推廣應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：煤礦；排水系統(tǒng)；自動(dòng)閥門(mén)
中圖分類(lèi)號(hào)：F406．3;TD744文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1008－0155(2016)01－0092－01
作者簡(jiǎn)介：張緣，男，四川仁壽人，2000年7月畢業(yè)于華北礦業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校，現(xiàn)在山西華晉韓咀煤業(yè)有限責(zé)任公司工作
近年來(lái)，隨著煤炭產(chǎn)量日益的增長(zhǎng)以及礦井生產(chǎn)能力的日益擴(kuò)大，相應(yīng)的礦井排水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)也更加沉重。以往井下多采用人工操作排水系統(tǒng)，具有效率低下、可靠性差以及工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。為了妥善解決隨著礦井生產(chǎn)能力日益增長(zhǎng)以及人工操作排水系統(tǒng)的多重弊端，有必要對(duì)礦井排水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改革，從而提高整個(gè)礦井排水系統(tǒng)的功效，以滿足現(xiàn)代化的高產(chǎn)高效礦井的安全生產(chǎn)。
1研究背景
某井田面積為65．06km2，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6．0Mt/a，全井田煤層地質(zhì)儲(chǔ)量1169．81Mt。礦井設(shè)計(jì)正常涌水量333m3/h，最大涌水量750m3/h，目前礦井涌水量180m3/h。隨著礦井巷道不斷地開(kāi)拓延伸，井下排水點(diǎn)逐漸增多，距離也越來(lái)越遠(yuǎn)，若每個(gè)地點(diǎn)安裝一臺(tái)風(fēng)泵排水，需安排大量人員對(duì)風(fēng)泵進(jìn)行人工開(kāi)停操作，造成管理困難以及經(jīng)濟(jì)成本的增加。為了節(jié)約人力成本，并方便井下排水的管理，筆者特意對(duì)風(fēng)泵閥門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)泵裝置的自動(dòng)開(kāi)停。針對(duì)高河煤礦特點(diǎn)，初步擬定了5種風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置方案，其中3種取得了成功，并在3種設(shè)計(jì)方案中選取效果最好的一種風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置推廣應(yīng)用。
2自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置
2．1裝置設(shè)計(jì)原理
該風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置由球閥、浮球、氣動(dòng)馬達(dá)、機(jī)械閥門(mén)、分配器等構(gòu)成。
2．2裝置運(yùn)行原理，該裝置共使用兩臺(tái)風(fēng)泵，形成主輔泵模式。
(1)正常情況下，主泵的氣動(dòng)馬達(dá)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水位上升到指定位置時(shí)，浮球帶動(dòng)杠桿啟動(dòng)1#機(jī)械閥，氣動(dòng)信號(hào)傳輸至氣動(dòng)馬達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致球閥開(kāi)啟，風(fēng)泵啟動(dòng)，開(kāi)始抽水。收稿日期：2015－09－28作者簡(jiǎn)介：張緣，男，四川仁壽人，2000年7月畢業(yè)于華北礦業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校，現(xiàn)在山西華晉韓咀煤業(yè)有限責(zé)任公司工作。
(2)當(dāng)水位降至一定位置時(shí)，浮球下降啟動(dòng)2#機(jī)械閥，氣動(dòng)信號(hào)傳輸至氣動(dòng)馬達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致球閥關(guān)閉，風(fēng)泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，停止抽水。
(3)當(dāng)主泵正常運(yùn)行時(shí)，輔泵不工作。由于排水管為軟管，正常排水時(shí)，排水管撐起，3#機(jī)械閥為關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)主泵故障時(shí)，排水管變扁，安裝在排水管上的3#機(jī)械閥將信號(hào)傳輸至轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，將壓風(fēng)切換至輔泵，輔助泵立即啟動(dòng)，同時(shí)主泵停止供風(fēng)，主泵關(guān)閉。通過(guò)運(yùn)行原理可以看出該風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)運(yùn)行良好，反應(yīng)靈敏，可根據(jù)水位實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)開(kāi)停。
(2)使用材料及元器件成熟，組裝簡(jiǎn)單，裝置結(jié)構(gòu)緊湊。
(3)很好地處理了主泵故障時(shí)保證繼續(xù)排水的問(wèn)題。同時(shí)，該裝置實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制與手動(dòng)控制的連鎖問(wèn)題，如裝置不能正常工作時(shí)，可以手動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。
2．3技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果
該風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置使用材料明細(xì)如表1所示。從表1可以看出，該裝置經(jīng)濟(jì)成本合理，大幅度減低了人工操作排水的勞動(dòng)力成本和管理成本，可以作為礦井重點(diǎn)推廣產(chǎn)品。
3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
對(duì)該設(shè)備在煤礦井下某排水點(diǎn)進(jìn)行了一個(gè)星期21個(gè)班共計(jì)168小時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)，期間這套裝置在工作時(shí)沒(méi)有發(fā)生任何故障，運(yùn)行效果良好。試驗(yàn)期間該設(shè)備能夠根據(jù)水位的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的自動(dòng)開(kāi)停，自動(dòng)高效地完成了排水任務(wù)。
4結(jié)語(yǔ)
風(fēng)泵自動(dòng)閥門(mén)排水系統(tǒng)裝置在高河煤礦試驗(yàn)成功及正式投入使用以來(lái)，效果非常明顯，該裝置實(shí)現(xiàn)了各低洼點(diǎn)水泵的高水位自動(dòng)開(kāi)啟、低水位自動(dòng)停止，有效提高了排水系統(tǒng)的可靠性，避免了因無(wú)人值班或值班人責(zé)任心不強(qiáng)造成積水淹泵和無(wú)人停機(jī)損壞設(shè)備等現(xiàn)象的發(fā)生。杜絕了積水嚴(yán)重時(shí)，造成井下通風(fēng)系統(tǒng)紊亂現(xiàn)象的安全問(wèn)題。該裝置的應(yīng)用減少了人力的投入，提高了管理效率，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。改造前排水點(diǎn)每天3班連續(xù)看護(hù)，應(yīng)用該裝置后，每班只需2人巡回檢查，節(jié)省了大量的人力成本，隨著井下大巷的延伸，排水地點(diǎn)的增多，提高了整個(gè)排水系統(tǒng)的效率，增大了礦井的安全系數(shù)，有著很好的推廣意義。
參考文獻(xiàn)：
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