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風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置設(shè)計研究論文
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強度大，在充分利用現(xiàn)代機械和自動控制理論的基礎(chǔ)上，提出了采用風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置實現(xiàn)無人值守自動排水。文章對該裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了分析研究，并介紹了該裝置在某煤礦的使用情況、產(chǎn)生的經(jīng)濟效益及推廣應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：煤礦；排水系統(tǒng)；自動閥門
中圖分類號：F406．3;TD744文獻標(biāo)志碼：B文章編號：1008－0155(2016)01－0092－01
作者簡介：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，隨著煤炭產(chǎn)量日益的增長以及礦井生產(chǎn)能力的日益擴大，相應(yīng)的礦井排水系統(tǒng)負擔(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強度大等缺點。為了妥善解決隨著礦井生產(chǎn)能力日益增長以及人工操作排水系統(tǒng)的多重弊端，有必要對礦井排水系統(tǒng)進行技術(shù)改革，從而提高整個礦井排水系統(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)計生產(chǎn)能力6．0Mt/a，全井田煤層地質(zhì)儲量1169．81Mt。礦井設(shè)計正常涌水量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拓延伸，井下排水點逐漸增多，距離也越來越遠，若每個地點安裝一臺風(fēng)泵排水，需安排大量人員對風(fēng)泵進行人工開停操作，造成管理困難以及經(jīng)濟成本的增加。為了節(jié)約人力成本，并方便井下排水的管理，筆者特意對風(fēng)泵閥門系統(tǒng)進行了技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了風(fēng)泵裝置的自動開停。針對高河煤礦特點，初步擬定了5種風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置方案，其中3種取得了成功，并在3種設(shè)計方案中選取效果最好的一種風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置推廣應(yīng)用。
2自動閥門排水系統(tǒng)裝置
2．1裝置設(shè)計原理
該風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置由球閥、浮球、氣動馬達、機械閥門、分配器等構(gòu)成。
2．2裝置運行原理，該裝置共使用兩臺風(fēng)泵，形成主輔泵模式。
(1)正常情況下，主泵的氣動馬達處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水位上升到指定位置時，浮球帶動杠桿啟動1#機械閥，氣動信號傳輸至氣動馬達，氣動馬達運轉(zhuǎn)導(dǎo)致球閥開啟，風(fēng)泵啟動，開始抽水。收稿日期：2015－09－28作者簡介：張緣，男，四川仁壽人，2000年7月畢業(yè)于華北礦業(yè)高等�？茖W(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，浮球下降啟動2#機械閥，氣動信號傳輸至氣動馬達，氣動馬達運轉(zhuǎn)導(dǎo)致球閥關(guān)閉，風(fēng)泵停止運轉(zhuǎn)，停止抽水。
(3)當(dāng)主泵正常運行時，輔泵不工作。由于排水管為軟管，正常排水時，排水管撐起，3#機械閥為關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)主泵故障時，排水管變扁，安裝在排水管上的3#機械閥將信號傳輸至轉(zhuǎn)換開關(guān)，將壓風(fēng)切換至輔泵，輔助泵立即啟動，同時主泵停止供風(fēng)，主泵關(guān)閉。通過運行原理可以看出該風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置具有如下優(yōu)點：
(1)運行良好，反應(yīng)靈敏，可根據(jù)水位實現(xiàn)水泵的自動開停。
(2)使用材料及元器件成熟，組裝簡單，裝置結(jié)構(gòu)緊湊。
(3)很好地處理了主泵故障時保證繼續(xù)排水的問題。同時，該裝置實現(xiàn)了自動控制與手動控制的連鎖問題，如裝置不能正常工作時，可以手動啟動開關(guān)。
2．3技術(shù)經(jīng)濟效果
該風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置使用材料明細如表1所示。從表1可以看出，該裝置經(jīng)濟成本合理，大幅度減低了人工操作排水的勞動力成本和管理成本，可以作為礦井重點推廣產(chǎn)品。
3現(xiàn)場應(yīng)用
對該設(shè)備在煤礦井下某排水點進行了一個星期21個班共計168小時的現(xiàn)場工業(yè)性試驗，期間這套裝置在工作時沒有發(fā)生任何故障，運行效果良好。試驗期間該設(shè)備能夠根據(jù)水位的變化實現(xiàn)對水泵的自動開停，自動高效地完成了排水任務(wù)。
4結(jié)語
風(fēng)泵自動閥門排水系統(tǒng)裝置在高河煤礦試驗成功及正式投入使用以來，效果非常明顯，該裝置實現(xiàn)了各低洼點水泵的高水位自動開啟、低水位自動停止，有效提高了排水系統(tǒng)的可靠性，避免了因無人值班或值班人責(zé)任心不強造成積水淹泵和無人停機損壞設(shè)備等現(xiàn)象的發(fā)生。杜絕了積水嚴(yán)重時，造成井下通風(fēng)系統(tǒng)紊亂現(xiàn)象的安全問題。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)濟成本。改造前排水點每天3班連續(xù)看護，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，排水地點的增多，提高了整個排水系統(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：
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