1 概述
为落实上级《关于减少井下作业人数、提升煤矿安全保障能力的实施意见》文件精神,确实减少井下作业人员; 笔者根据该矿后路各排水点实际情况设计并研制应用了气动隔膜泵自动排水装置和电动潜水泵自动排水装置。
该矿各排水点基本采用两种方法排水,既采用气动隔膜泵和电动潜水泵,均为人工操作,方便快捷,耐用,美中不足的是,由于人员紧张,气动隔膜泵开启后出现无人值守现象,气动隔膜泵抽干水后还在工作,必须人员手动停风,气动隔膜泵才能停止工作,电动潜水泵的开停及选择切换,也是由人工控制来完成,极易造成泵的损坏。
人工排水存在问题:
①安全系数低; 由于开泵人员责任心不到位,造成积水溢出或水泵的抽空而降低水泵使用寿命。
②浪费人力; 安排专人开泵,费时费工也得不到良好效果。针对以上问题,经过研究、分析、试验,成功试制出气动隔膜泵自动开停装置和电动潜水泵自动开停装置,可实现气动隔膜泵和电动潜水泵高水位自动开启,低水位自动停止,此装置分别适用于排水水窝附近有风源管路及电源的情况。
2 自动排水装置类型
2.1 气动隔膜泵自动排水装置
此类气动隔膜泵自动排水装置适用于距离电源较远,附近有压风管路风源,在不增加其它能源驱动方式情况下,采用机械方式,配合气动隔膜泵控制阀门,结构简单,方便易做,推出三种可行性设计方案,方案1如图1所示,采用加工制作导轨联动机构、浮漂连杆机构,采用水桶调节重量,通过拉绳实现高水位时打开气动隔膜泵控制阀门,低水位时关闭气动隔膜泵控制阀门,此方案优点是能够精准实现高低水位气动隔膜泵控制阀门开关,但结构复杂,制作成本高; 方案2如图2所示采用外购机械快速开关阀,通过滑移连杆和摇杆,实现高低水位开关气动隔膜泵控制阀门,此方案缺点是必须外购专用机械快开阀门,经过比较选择成本低简单适用方案3进行试制( 图3)。
此方案是利用液压支架操作阀片阀、废旧圆钢、焊管、钢板、开关废弃弹簧、报废灭火器等组成,利用废灭火器制作浮漂,废圆钢、钢管、钢板制作支架,滚轮滑轨固定在支架上,水满时通过水窝浮漂下限位块,触动滑移滚轮,由滑移滚轮通过连接弹簧向上扳动气动隔膜泵控制阀门即液压支架操作片阀手柄扳向上方打开操作阀,开启气动隔膜泵,随着泵窝水位下降,浮漂下降,水位降到最低处由浮漂上限位块触动滑移滚轮,由滑移滚轮通过连接弹簧向下扳动液压支架操作片阀手柄,关闭操作阀,从而关闭气动隔膜泵,由于液压支架操作阀手柄在内置弹簧阻尼的作用下,具有快开快关功能,再加上,滚轮拉动移动弹簧随着浮漂的上下移动,对液压支架操作阀开关具有助力作用,可实现快速开关气动隔膜泵阀门,达到自动启停气动隔膜泵的目的。此方案较为简单、耐用,可推广引用。
图1
1) 主要创新点
(1) 利用废旧材料配件,采用浮漂上下限位来控制气动隔膜泵控制阀门开关,启停启动隔膜泵,达到自动排水目的。
(2) 可实现无人值守,自动排水,定期维护检修。
(3) 减少失爆和对电源的依赖性,尤其适用于回风巷。
2) 技术关键
(1) 调整好浮漂上下限位点,制作滚轮和上下滑移轨道、选用合适拉力弹簧,控制气动隔膜泵阀门开停。
图2
图3
图4
3) 经济和社会效益。新购置一台自动气动隔膜泵需近万元,改造设计气动隔膜泵自动排水装置,只需利用原有气动隔膜泵,通过制作自动启停装置,利用废旧材料即可加工、制作,实现减人开停,不用专人专门看护,能起到自动开停启动隔膜泵,达到省时、省力、省风的效果; 减少了气动隔膜泵的损坏; 减少了设备投入费用; 有利于节省井下风资源,有很好的推广价值,经济和社会效益明显。
2.2 电动潜水泵自动排水装置
本电泵自动排水装置,由防爆开关和自动排水装置支架、防爆行程开关、浮漂组成。水位控制由废旧灭火器做浮漂、撞杆、防爆行程开关组成,该装置利用水位上升和下降的作用力,运用防爆行程开关、电压中间继电器和交流接触器来控制水泵的启动和停止工作,水窝水满时,浮漂到上水位,撞杆随浮漂上移触动上水位防爆行程开关触头,潜水泵启动排水,随着水位下降,浮漂降低,撞杆随浮漂降低触动下水位防爆行程开关触头,潜水泵停止排水。该装置控制方便,安全性有保证,利用现有废料制作成本不高,有效地节约时间、人力、物力,经多次试验,浮漂、行程开关遇水后升降准确,继电器和交流接触器动作可靠,水泵启动装置安全良好。
1) 主要创新点
(1) 利用废旧材料制作,采用浮漂上下水位行程开关、交流接触器、中间继电器来控制潜水泵启停,达到自动排水目的。
(2) 结构简单,实用性强,方便通用,完全无人管理自动排水效果好,安全性能高,减少人员操作维护管理,大大降低水泵烧毁数量,减少人员配置。
(3) 可实现无人值守,自动排水,定期维护检修。
2) 技术关键
(1) 此电动潜水泵自动开停装置,制作与标准水窝配套支架、浮漂、撞杆,调整好浮漂上下水位点,接好潜水泵、防爆行程开关、防爆开关电缆线即可。
(2) 均配做施工标准水窝( 图4) ,如来水含煤泥、砂量大,需在水窝前做沉淀池加滤网,定期淸挖沉淀池煤泥,保持排水水窝为清水,否则容易堵塞潜水泵吸入口,造成损坏。
2.3 经济和社会效益
电动潜水泵自动开停装置,结构简单,安全适用,实用性强,完全实现无人管理自动抽排效果,安全性能高,提高安全质量标准化水平,减少人员操作维护管理,大大降低水泵烧毁数量,减少人员配置,该装置可有效解决各区队点多、线长、面广人手严重不足的现象,减轻了工人的劳动强度,仅人工费一年可为矿节约大量资金,该装置可回收到别处重复利用,操作安全,开关、水泵均为防爆电气设备,各种保护齐全可靠,适用范围广,具有广阔的应用前景和极为广泛的推广价值。
3 结语
此两种自动排水装置在该矿试验成功并正式投入使用以来,效果非常明显,该装置实现了头面及后路各排水点水泵的高水位自动开启、低水位自动停止,有效提高了排水系统的可靠性,避免了因无人值守或开泵人责任心不强造成巷道积水淹泵和无人停机损坏设备等现象的发生。该装置的应用减少了人力的投入,提高了管理效率,节约了经济成本。改造前各排水点均需每天3班连续看护,应用该装置后,每班只需1人巡回检查,每天一人巡回维护检修,节省了大量的人力成本,具有很好的推广意义。
(来源:中国泵阀第一网)
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