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風泵自動閥門排水系統裝置設計研究論文
摘要：傳統的人工操作排水系統效率低、可靠性差及工人勞動強度大，在充分利用現代機械和自動控制理論的基礎上，提出了采用風泵自動閥門排水系統裝置實現無人值守自動排水。文章對該裝置的結構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、產生的經濟效益及推廣應用前景。
關鍵詞：煤礦；排水系統；自動閥門
中圖分類號：F406．3;TD744文獻標志碼：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月畢業于華北礦業高等�？茖W校，現在山西華晉韓咀煤業有限責任公司工作
近年來，隨著煤炭產量日益的增長以及礦井生產能力的日益擴大，相應的礦井排水系統負擔也更加沉重。以往井下多采用人工操作排水系統，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能力日益增長以及人工操作排水系統的多重弊端，有必要對礦井排水系統進行技術改革，從而提高整個礦井排水系統的功效，以滿足現代化的高產高效礦井的安全生產。
1研究背景
某井田面積為65．06km2，礦井設計生產能力6．0Mt/a，全井田煤層地質儲量1169．81Mt。礦井設計正常涌水量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泵排水，需安排大量人員對風泵進行人工開停操作，造成管理困難以及經濟成本的增加。為了節約人力成本，并方便井下排水的管理，筆者特意對風泵閥門系統進行了技術創新，實現了風泵裝置的自動開停。針對高河煤礦特點，初步擬定了5種風泵自動閥門排水系統裝置方案，其中3種取得了成功，并在3種設計方案中選取效果最好的一種風泵自動閥門排水系統裝置推廣應用。
2自動閥門排水系統裝置
2．1裝置設計原理
該風泵自動閥門排水系統裝置由球閥、浮球、氣動馬達、機械閥門、分配器等構成。
2．2裝置運行原理，該裝置共使用兩臺風泵，形成主輔泵模式。
(1)正常情況下，主泵的氣動馬達處于關閉狀態，當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，氣動馬達運轉導致球閥開啟，風泵啟動，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月畢業于華北礦業高等專科學校，現在山西華晉韓咀煤業有限責任公司工作。
(2)當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，氣動馬達運轉導致球閥關閉，風泵停止運轉，停止抽水。
(3)當主泵正常運行時，輔泵不工作。由于排水管為軟管，正常排水時，排水管撐起，3#機械閥為關閉狀態，當主泵故障時，排水管變扁，安裝在排水管上的3#機械閥將信號傳輸至轉換開關，將壓風切換至輔泵，輔助泵立即啟動，同時主泵停止供風，主泵關閉。通過運行原理可以看出該風泵自動閥門排水系統裝置具有如下優點：
(1)運行良好，反應靈敏，可根據水位實現水泵的自動開停。
(2)使用材料及元器件成熟，組裝簡單，裝置結構緊湊。
(3)很好地處理了主泵故障時保證繼續排水的問題。同時，該裝置實現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。
2．3技術經濟效果
該風泵自動閥門排水系統裝置使用材料明細如表1所示。從表1可以看出，該裝置經濟成本合理，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品。
3現場應用
對該設備在煤礦井下某排水點進行了一個星期21個班共計168小時的現場工業性試驗，期間這套裝置在工作時沒有發生任何故障，運行效果良好。試驗期間該設備能夠根據水位的變化實現對水泵的自動開停，自動高效地完成了排水任務。
4結語
風泵自動閥門排水系統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的可靠性，避免了因無人值班或值班人責任心不強造成積水淹泵和無人停機損壞設備等現象的發生。杜絕了積水嚴重時，造成井下通風系統紊亂現象的安全問題。該裝置的應用減少了人力的投入，提高了管理效率，節約了經濟成本。改造前排水點每天3班連續看護，應用該裝置后，每班只需2人巡回檢查，節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的效率，增大了礦井的安全系數，有著很好的推廣意義。
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