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        關(guān)于煤礦自動化供水研究與應(yīng)用

        2021-04-13 09:39:52
        當(dāng)代化工研究 2021年6期
        關(guān)鍵詞:潛水泵壓力表接點(diǎn)

        (晉能控股煤業(yè)集團(tuán)永定莊煤業(yè)有限責(zé)任公司水暖區(qū) 山西 037003)

        1.煤礦供水系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

        本文主要以某煤礦其中一個礦井為例,該煤礦的礦井年產(chǎn)量可達(dá)240萬噸,其距離市區(qū)有40多公里,不僅對自來水管路的鋪設(shè)成本很大,而且應(yīng)用原先的供水系統(tǒng)還存在著很大的問題,主要有兩大問題,分別為:反滲透膜老化現(xiàn)象嚴(yán)重和運(yùn)行方式不匹配。對于反滲透膜老化問題來說,因為反滲透膜老化現(xiàn)象非常嚴(yán)重,使得處理以后的水中仍含有大量的氯化物,其含量高達(dá)244.9mg/L,已經(jīng)非常接近生活飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值,即250mg/L,如果長期飲用會給職工帶來很大的傷害。對于運(yùn)行方式不匹配來說,由于礦井水處理站的井下生產(chǎn)和消防用水沒有備用的水源,如果出現(xiàn)全站失電、井下排水不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象,因其配水泵站以及加壓泵站都是穩(wěn)定的水源,雖然位置相互靠近,但是沒有聯(lián)通管道,所以泵站水池中的10000m3儲存水就沒法讓煤礦應(yīng)用,便會給煤礦帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,所以為了確保煤礦和選煤廠的生產(chǎn)、生活用水充足,就結(jié)合了生產(chǎn)、生活用水的實際需要,分別設(shè)置了9座水源井,并且每座水源井的水量均在100m3/h以上?,F(xiàn)階段此煤礦已有5座水源井正式投入使用,并安裝了五臺潛水泵,應(yīng)用集中管控形式,全面滿足了自動化供水的目標(biāo)。

        2.煤礦自動化供水實施方案

        (1)改造原則

        根據(jù)該煤礦供水系統(tǒng)所具有的問題,基于優(yōu)化改造層面,特別提出了應(yīng)遵循的改造原則,主要包括四點(diǎn),分別為:①合理的制定優(yōu)化改造方案、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。②在保證泵站屬性及功能良好的基礎(chǔ)上,應(yīng)充分運(yùn)用原裝置和設(shè)備。③全面運(yùn)用新技術(shù)、新材料和新設(shè)備,以保障煤礦供水的安全、穩(wěn)定。④借助改造保障煤礦生活用水以及生產(chǎn)、消防備用水的充足。

        (2)實施方案

        通過對該煤礦礦井水深度處理技術(shù)的應(yīng)用,可清楚該礦井的水懸浮物含量、粒度、pH值以及大腸菌群等各項指標(biāo)均沒有超標(biāo),因此結(jié)合該煤礦用水的特點(diǎn),就應(yīng)用了分質(zhì)供水方法,將煤礦的生活用水引到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的加壓泵站以及配水泵站中,而消防、灑水使用礦井深度處理水。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)此煤礦的最高用水量是6467m3/d,日均用水量是2905m3/d,生活用水是1515m3/d。在實現(xiàn)自動化供水的基礎(chǔ)上,選取設(shè)備時,不僅需要考慮備用水量的最大化,而且還要參照日常供水的水泵機(jī)組運(yùn)行區(qū)間,以降低運(yùn)行的費(fèi)用。其中實施的方案有三個,方案一是在配水泵站的水池進(jìn)水管到水處理站的清水池進(jìn)水管中鋪設(shè)一條DN300和PN1.0MPa螺旋焊接鋼制輸水管道,其長度為2000m。該配水泵站的水泵機(jī)組單臺流量是160m3/h,功率是90kW,兩臺泵組并聯(lián)的流量是230m3/h,運(yùn)行的供水量是5520m3/d,備用水源無法滿足最大用水量,而且三臺并列運(yùn)行時,其流量并沒有顯著增大。安裝流量為160m3/h、揚(yáng)程為32m、功率為30kW的水泵機(jī)組,不僅符合水泵機(jī)組運(yùn)行區(qū)間要求,而且還能顯著降低運(yùn)行的費(fèi)用,全面應(yīng)用的原裝置和設(shè)備,充分降低了固定資產(chǎn)的投入。因現(xiàn)場地形較為平坦,管線順利,所以水資源損失僅為5%。經(jīng)調(diào)整配水泵站水池進(jìn)水閥門以及水處理站的清水池進(jìn)水閥門,并使用梅花井配水泵站水泵機(jī)組運(yùn)送水,再由已經(jīng)安裝的水泵機(jī)組供煤礦生活用水。同時作為礦井消防、灑水的備用水源。

        3.系統(tǒng)特點(diǎn)及技術(shù)屬性

        (1)系統(tǒng)特點(diǎn)

        此自動化供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常簡單,所以維護(hù)成本很低,這就給煤炭企業(yè)節(jié)省了大量的成本,該系統(tǒng)采用的是集中控制形式,有效解決了分散式管理的不足之處,而且煤礦行業(yè)的用水量都非常大,每個井的距離均在500米以上,這就非常不利于管理,如果運(yùn)用集中控制進(jìn)行管理,則能夠有效提高管理的質(zhì)量和效率。原先煤礦供水運(yùn)用的方式是借助水泵將自來水、地下水抽入進(jìn)蓄水池里,然后通過水泵排到水塔上,以達(dá)到穩(wěn)壓供水,最后由水塔向各個點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)水。但應(yīng)用自動化供水系統(tǒng)就不需要安裝水池及水塔,只需借助φ250的主管網(wǎng)和電氣控制設(shè)備就能完成自動供水,具有良好的自動化功能,非常符合現(xiàn)代化的發(fā)展要求。另外,該系統(tǒng)在地上只有一個控制閥,其余的設(shè)施都是埋在地下的,并且僅占用了3m2的空間,可見該系統(tǒng)非常節(jié)約空間。而過去水井都必須配置水泵房,每個水泵房都必須帶有配電室、泵房以及值班室,其面積一般為250m2,可見非常的占地方。正因為此系統(tǒng)的出現(xiàn)才有效解決了上述各種問題,使得煤礦供水越來越先進(jìn)化。

        (2)技術(shù)屬性

        煤礦自動化供水系統(tǒng)主要的設(shè)備有三個,分別為潛水泵、電纜和控制系統(tǒng)。首先,潛水泵。本文使用的潛水泵為200QJ80-66/6,其流量為80m3/h,揚(yáng)程66米,出水口直徑為DN100,電機(jī)的功率是22kW,非常適合用在直徑超過φ250的井中,該潛水泵應(yīng)設(shè)置在動水位的下面,并且要大于2米。其次,電纜。一般電纜鋪設(shè)的形式有兩個,分別為架空式、埋地式,具體應(yīng)按照實際情況進(jìn)行選擇,通常會按照電壓等級、電機(jī)功率、電壓降等方面展開篩選,本文使用的電纜為DY-500 3×25+1×16,埋深為1米,在該電纜的下面還鋪了一層黃砂,大概15cm,在電纜的上面先使用磚進(jìn)行覆蓋,然后使用黃土實施回填,沒有占用耕地任何的面積。最后,控制系統(tǒng)。本文選擇了4套普通啟動箱與一套自制的自動控制設(shè)備,并使用YX-60的電接點(diǎn)壓力表以達(dá)到穩(wěn)壓供水,然后按照用水量情況,自動改變泵的開啟個數(shù),以確保供水管的壓力一直處于穩(wěn)定狀態(tài),全面自動切換,不再需要人員守護(hù)。

        4.電氣運(yùn)行機(jī)理及應(yīng)用效果

        (1)電氣運(yùn)行機(jī)理

        首先,供水系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理。因為該系統(tǒng)的穩(wěn)壓是0.6MPa,這五臺泵的啟停都由五只YX-60型的電接點(diǎn)壓力表所管控,所以就分別設(shè)置出了上下限的壓力值,詳見表1所示。這五只電接點(diǎn)壓力表一直在監(jiān)測系統(tǒng)的壓力,一旦系統(tǒng)的水壓超過了上限值,則泵就會停止運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)壓力不斷下降時,至到小于0.5MPa時,1#泵就會開啟,如果系統(tǒng)壓力還在持續(xù)下降,并小于0.45MPa時,2#泵就會開啟,以此類推,其它泵也會與上述原理相同。其次,單臺泵的運(yùn)行機(jī)理。其運(yùn)行機(jī)理為:當(dāng)壓力超過此泵電接點(diǎn)壓力表的上限時,則KM接觸器的電動機(jī)就會斷電;當(dāng)壓力超過此泵電接點(diǎn)壓力表的下限時,KM接觸器的吸合電動機(jī)就會斷電,這樣KM-1輔助接點(diǎn)就會進(jìn)行自保。最后,電接點(diǎn)壓力表的運(yùn)行機(jī)理。其內(nèi)部的彈性元件會受介質(zhì)影響而推動齒輪傳動,通過指針表示出壓力的值,然后觸動電接點(diǎn)和設(shè)備相通,進(jìn)而給出開關(guān)信息,以實現(xiàn)自動控制,此表能夠應(yīng)用在遠(yuǎn)程信號控制當(dāng)中,只需設(shè)置好上下限的閉鎖壓力就行。

        表1 上下限壓力值

        (2)應(yīng)用效果

        此系統(tǒng)從使用開始還未出現(xiàn)過毛病,不過因為煤礦施工環(huán)境的影響,使得用水極其不穩(wěn),所以便對此系統(tǒng)引用了水泵自動切換功能,不僅很大程度的節(jié)約了水源,而且還保護(hù)了水泵,使煤礦自動化水平越來越高,充分達(dá)到了無人值守的程度,既有效節(jié)省了人力,又給煤礦企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)利益,其未來發(fā)展趨勢極其可觀。同時還使煤礦企業(yè)全面實現(xiàn)了集中控制,給管理方面帶來了很大的幫助,具有很大的使用價值與研究價值。

        5.總結(jié)

        通過上述內(nèi)容我們可知:自動化供水系統(tǒng)對煤礦供水安全有著很大的影響,所以必須對其進(jìn)行深入研究,以更加優(yōu)化供水系統(tǒng),全面實現(xiàn)自動化、無人值守化的發(fā)展模式。

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