返回首页 | 收藏本站 | 联系我们
管家婆168彩图
现在位置: 压力变送器 > 新闻中心 > 经验与文献 > 正文

压力变送器在煤矿井下恒压变频供水装置的选型及应用

时间:2018-01-17 16:11:13

        摘 要:根据山西某矿井下生产供水方案,分析恒压变频供水装置的选型与要求,包括蓄水池、管路、恒压变频泵及其供电系统的造型与要求,以及自动化控制系统的设计与要求。该矿井通过恒压变频水泵与南翼主供水管路并网,将 3 号奥灰水直接在井下利用,为南翼盘区工作面生产供水,保证工作面水量充足,压力稳定,全自动化监测系统运行情况,实现无人值守。7Zs压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
引言
随着矿井工作面的延伸,供水压力已不能满足生产的需要,同时考虑减轻地面污水处理压力,奥灰水不上井,直接在井下利用,作为南翼盘区的生产水源。山西某矿井下生产供水系统为:依靠地面蓄水池静压水,通过主管道向井下供水。
 
1 供水方案
        南辅大巷 3 号奥灰水的涌水 80 m 3 /h,如图 1 所示通过南辅 DN100 mm管道排至西一盘区辅运大巷蓄水池(建两个 150 m 3 左右的蓄水池,容积满足加压 1 台水泵 1 h 用水即可);如果奥灰水补水不足,可通过地面静压水,向蓄水池补水。同时通过潜水泵、隔爆变频器、压力变送器与 PLC 控制箱控制(2套,1 用 1 备定时轮换),经 DN150 mm 管路输出压力恒定的水流,经一趟 DN200 mm管引到南翼采区管路上,专供南翼用水(如水池水位到达下限,水位控制器动作,水泵停止输出)。 [1] 保证工作面水量充足,压力稳定,工作面压力要求达到 1.6 ~1.8 MPa。
管家婆168彩图
        注水时电动阀 1 关闭,奥灰水通过阀 3、阀 4 进入蓄水池 1、2,达到上限水位,通过液位信号可编程控制箱控制电动阀 1 打开,奥灰水直接流向水仓。当水位下降 0.3 m,电动阀自动关闭,继续向水池注水。如奥灰水供水不能满足用水要求,蓄水池水位低于1 m 时,自动打开电动阀 2,地面静压水通过阀 8、阀9 进入蓄水池 1、2,达到上限水位,电动阀关闭 [2] 。
 
2 选型及要求
        根据矿井南翼用水量,需 150 m 3 /h 的蓄水池作为水源储蓄。
2.1 蓄水池的选择及相关要求
        经过对比筛选,供水硐室决定布置在西一盘区辅运大巷内,距离南翼 3 号奥灰水孔 850 m,落差 5 m。
2.1.1 选址原因
        1)该巷道目前处于闲置状态,长度有 100 m,可以直接改造成供水硐室;
        2)该巷道沿煤层顶板布置,底板煤厚约 2 m,施工蓄水池时底板破岩量少;
        3)该巷道有好立的通风系统,满足供水硐室的使用要求。
 
2.1.2 水池建造方案
        设置两个蓄水池(见下页图 2),一用一备。蓄水能力 2×150 m 3 ,单个水池尺寸:长×宽×高 =20 m×3 m×3 m。
单个水池尺寸:长×宽×高 =20 m×3 m×3 m(底板以上 1 m+ 底板以下 2 m),四周浇筑 0.6 m厚的素混凝土,水池中间浇筑 0.8 m厚的钢筋混凝土,墙体采用锚杆(索)+ 网片进行支护,锚杆间排距为 800mm×1 000 mm,锚索间排距为 1 000 mm×2 000 mm。在每个蓄水池中间位置各施工一个放置泵体的水窝,水窝尺寸:长×宽×高 =7 m×2 m×0.7 m。
蓄水池尺寸图
        在水池东帮各留设一个溢流口,高于巷道底板200 mm,并在巷道东帮留设 200 mm×200 mm的水沟;在中间墙体设置两个 Φ159 mm 的连接孔,且安装配套阀门,距水池底板 1 m。硐室内砌筑设备安装平台,平台尺寸为:长×宽×高 =30 m×2 m×0.5 m。
 
2.2 管路选型、系统及施工要求
2.2.1 管路材质、管径选择
        1)奥灰水进蓄水池管路选择,南翼 3 号奥灰水出水口管径为 DN80 mm,水质检验报告内含有硫酸根离子与碳酸根离子,为防治酸根离子对钢管腐蚀,故选定为 DN100 mm的环氧树脂涂层复合钢管 [3] 。
        2)蓄水池出水管路选择,除满足不被酸根离子腐蚀外,为减少恒压变频泵扬程阻力,降低管路投资成本,选定为 DN150 mm的环氧树脂涂层复合钢管。
        3)地面供水管路进蓄水池管路选择,为减少普通无缝钢管管内锈质、减少供水阻力,降低管路投资成本,选定为 DN150 mm的环氧树脂涂层复合钢管。
 
2.2.2 管路系统
2.2.2.1 补水管路系统
        1)从南翼 3 号奥灰水出水点安装至西一盘区辅运大巷蓄水池内。
        2)从南翼胶带大巷 DN200mm静压水管,经南辅与南胶 9 号联巷,安装至西一盘区辅运大巷蓄水池内。
2.2.2.2 供水管路系统
从西一盘区辅运大巷蓄水池,管路安装至南翼胶带大巷,南翼各大巷分别与南翼胶带大巷静压水主管路联通,为南翼工作面供水 [4] 。
 
2.3 恒压变频泵选择及供电系统
        根据南翼 3 号奥灰水孔标高 +467 m,出水量80 m 3 /h,水压 1.8 MPa 及水质检验报告分析;蓄水池位置标高 +472 m,#远工作面供水距离 6 300 m,供水落差为 80 m;满足工作面压力 1.6 ~1.8 MPa。
 
        1)选定型号:BQS160- 390- 350,扬程 390 m,电压 1 140 V,电机功率 350 kW。外形尺寸:长 5.1 m,直径 600 mm,重量 2 300 kg。防腐蚀型不锈钢矿用排沙电泵 2 台,一用一备。
        2)供电系统。恒压变频泵站采用 1 140 V 双回路供电,双回路电源来自南翼瓦斯泵站变电所,经南辅大巷引至西一盘区辅运绕道泵站低压馈电开关。潜水泵采用变频驱动,泵站配备 2 台变频器 。
 
2.4 自动化控制系统设计及要求
        监控传输系统,井下奥灰水恒压变频供水监控系统需将信号接口转变为 RJ45 后接入该矿井千兆以太环网,将信号传输给地面的上位机,并支持相关单位通过网页方式(B/S) 或者安装客户端的方式(C/S)访问上位机查看数据。
 
3 工作要求
3.1 系统组成
        通过潜水泵、变频器与压力变送器实现恒压(0~2.5 MPa)控制,满足工况要求。
 
3.2 系统原理
        如图 3 所示,其原理是:将主管出口压力作为调控参数,通过智能压力变送器将主管出口压力信号,转换为 4~20 mA直流信号,送入调节器,与压力设定比较,其差值由调节器作 PI 运算,输出信号送给变频器,随时调整变频器的输出频率,控制电机转速,改变泵的排水量,维持主管出口压力稳定在设定的压力值上;若主管压力改变时,将自动进行调节,如:当用水量减少而主管压力增加时,调节过程使变频器信号大于设定信号,调节器输出减少,变频输出频率低,电机转速下降,泵排水量减小,使主管压力减小;由于其调控过程较快,短时间内变频器信号和压力给定信号便处于动态平衡状态,从而维持了变频器输出频率的稳定,实现了主管出口压力,平稳供水—— — 恒压供水。
管家婆168彩图
        如果误操作关闭主管道阀门或长时间不用水时,水泵在变频器设定的下限频率运行 5 min 后,将进入休眠状态,节省了电能;等到有地方用水时,自动唤醒功能起效,水泵正常工作,维持设定压力。
 
3.3 系统要求
        实现手、自一体化,可设置手动、自动功能,定时轮换。
        1)手动时可随意启动任一台泵。
        2)自动时默认 1 号泵先启动,到达设定时间自动切换到 2 号泵,往复循环。
        3)设置水池缺水、出水口超压预警值,可自动停机;恢复后,自动投入运行。
        4)可通过安全监控分站,利用矿上现有环网,向地面传输两套系统工况,通过显示屏监视包括双电源状态、运行状态、流量、水位、入口、出口压力,温度等,可控制泵启停,实现无人值守。
        5)监测现场 CO 2、H2 S、SO 2 、NH 3 、CO 等气体情况,设置报警断电。将监控探头吊挂在水池下风侧。
 
4 结论
        1)恒压供水能自动 24 h 维持恒定压力,并根据压力信号自动启动备用泵,调整压力,供水方便,不需要重复升井处理后再下井使用的复杂过程 [7] 。
        2)直接将静压水转换为动压供水,减少沿途压力损失,维持工作面用水压力恒定。
        3)采用恒压变频供水保护,可监测水泵运行情况、流量、水位、入口、出口压力、温度等。
        4)系统配置可实现全自动供水,实现无人值守自动供水。控制系统具有故障报警和显示功能,并可进行工变频转换,应急供水。
        5)系统根据工作面用水量的变化来调节水泵转速,使水泵始终工作在高效区,当系统零流量时,机组进入休眠状态,水泵停止,流量增加后才进行工作,节电效果明显,比恒速水泵节电 23%~55%。
版权所有:/ 转载请注明出处

看过本文的人还看过的文章

你可能感兴趣的文章

相关产品