郭永刚
山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司, 山西 高平 048400
摘要：在煤矿开采过程中，煤层中的瓦斯气体会随开采而慢慢释放出来，易发生爆炸灾害，给开采带来极大的危害。我国是产煤大国，煤矿矿井类型以及其瓦斯涌出类型复杂多样。虽然地面瓦斯抽放泵站有安全可靠、吸气量大、便于管理等优点，但难以满足所有的煤矿瓦斯抽放情况。本文对煤矿瓦斯抽放泵断水自动保护装置进行分析，以供参考。
关键词：抽放泵；断水自动；保护装置
引言
矿藏是一种技术，可确保在工作空间布局之前或之后，以及在工作空间开采之前、期间和之后，通过气体矿藏废水处理系统、天然气和天然气储量附近，或直接进入矿井的回气系统，向矿物以外的大气输送矿藏，以确保无论是否有气体因素，都进行采矿，并确保安全生产。
1瓦斯抽放泵站的构成
瓦斯抽放系统主要包括水环真空泵及其配套的隔爆型三相异步电动机、隔爆型真空磁力启动器等，主要作用是为瓦斯抽采提供动力源；控制系统主要用来控制水环真空泵的启停，以保护泵站的安全；监测系统主要对瓦斯流量、浓度、温度、负压等监测，并进行通报；软化水系统可阻止水中的钙、镁、碳酸根等离子结合成硬质水垢，达到延缓结垢、延长水环真空泵的使用寿命的目的。
2传统的断水自动保护及问题
某煤炭公司下属的矿井大多为高瓦斯矿井，瓦斯抽放已成为整个地下瓦斯处理公司的重点工作。气泵是煤矿井下用于实现气泵安全运行的动力机械设备，保护泵体免受自动断水至关重要。该煤矿通过由泵和燃气水环管道组成的排气系统，完成将天然气抽入采空区的任务。根据传统水环真空泵的设计理论，泵体采用常温纯水抽取无颗粒气体作为介质。如果管道水循环保护系统没有水，电机将长时间空转，这不仅会导致水泵燃烧，还会导致气泵电机暂停甚至故障。传统的断水保护装置由矿用防爆开关和水箱组成，它们依次位于气体排水泵的供水管中。当气体排水泵供水正常时，水箱内浮子浮动，防爆微动开关关闭，气体排水泵工作；当水箱内浮子供水异常时，下降，防爆型微动开关打开，气体排水泵停止工作。微动开关由防爆外壳和装配在内部的微动开关组成。外壳包括一个主腔和一个接线盒，活动部分为直线形。水箱内设有不锈钢浮子，浮子室由进水口、浮子、垫片和排气管出口组成。利用水浮力浮起，接通微动开关，保证泵控制电路接通；当管路中没有水时，浮子下降，微动开关打开，泵控制电路断开。微动开关推杆工作行程不大于0.7毫米，行程余量不小于0.4毫米……从而实现了断水保护功能。这种方法有两个主要缺点:水量不能任意调节，水箱中的浮子只有在有足够的水时才能漂浮，排水泵不能启动。水箱中的水不能完全从泵体分离器中排出，部分水排入泵体管道，造成积水和排水不畅；水箱自动断水保护和微动开关之间的密封选用橡胶垫。当开关被浮子反复挤压时，橡胶垫经常损坏，容易发生故障。
3瓦斯抽放泵站的工作原理
3.1瓦斯抽放系统
3相异步电动机导致真空泵水轮旋转，在圆泵体附近安装了导向轮偏心，叶片轮旋转导致泵内工作液沿泵体内壁形成旋转液环。两个相邻叶片(轮毂和环的内表面)之间会形成由工作液封闭的包封。随着图纸的旋转，泵中的正压送风系统体积增大，内部压力降低，从而将气体引入泵中。排气区空气体积逐渐减小，内部压力增大，从泵中去除气体，从而达到排气目标。恒水气隔离开关连接到水泵的排气端口，将水和其他干扰与抽取的气体分开。
3.2控制系统
处理器通过隔爆型真空磁力启动器控制隔爆型三相异步电动机启闭。当甲烷浓度超过1.5%时，环境低浓度甲烷传感器给处理器发送信号，处理器常闭接点断开，隔爆型真空磁力启动器断开，三相异步电动机停止转动；当水环真空泵的进水管路异常时，断水保护仪探头接收信号，断水保护仪常闭点断开，隔爆型真空磁力启动器断开，三相异步电动机停止转动，以避免在无水状态下空转，损坏泵体。恢复供水后，断电节点接通，三相异步电动机恢复启动。
4瓦斯抽采管路系统布置原则
在井下布置瓦斯抽放管路时，需要考虑的主要因素有井下抽放硐室位置、诺要抽采地点分布、采区长度等，此外还需考虑维修是否便利等因素。东河煤矿管路布置原则为：①抽采管路沿二采区回风大巷由西向东的外侧铺设；②二采区回风大巷兼作轨道运输大巷，巷道采用无极绳运输，抽采管路吊挂高度大于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离为0.5m；③管路发生故障时，管道内的瓦斯经回风大巷稀释，沿线均未布置机电设备硐室；④瓦斯抽采管路的管径应按最大流Ｍ分段计算，并与抽采设备的工作能力相适应，抽采管路按全流速（5~12m/s）和最大通过流Ｍ计算管径，抽采系统管材的备用讨可取；⑤抽采管路安装时，应对管路内的瓦斯浓度进行调节、控制、测定，还需要安装回气控制阀门。
5新型的断水自动保护系统装置
5.1设备的接线和管路安装
首先，将一个区域控制器、两个压力传感器(测量0-10 MPa)、一个3断路器连接到回路图(图1)，并将两个断路器连接到泵启动开关中的闭合回路。根据线路连接图(图2)，两个压力传感器的传感器接头插入两台泵的进纸线路。
5.2控制区域器的设置与逻辑编辑的关系
将泵站1的压力处理程序定义为设备1，将泵泵2的压力处理程序定义为设备2。设备1和2的报警形式设置为“L-N-HHH”，即。“警告阈值小于1-正常-大于2-警告”，1级和2级警报值设置取决于实际情况，1级警报压力值设置为0.5 MPa，2级警报压力值设置为1.5 MPa。如果设备数据1低于报警阈值，则控制器的逻辑降级输出为高；如果设备数据1大于报警阈值值，则控制器输出为高；如果设备数据1大于报警阈值设置，则控制器输出为低。设备2与设备1具有相同的逻辑关系。
5.3控制打印选项
阀门1，阀门2全部打开，关闭阀门3，压力传感器A1显示2，2.2MPa，相当于供水管道的压力。控制阀3直到泵使用水满足通风要求，而不会导致大量水流入排气管，压力传感器A1显示在0.5 ~ 1.5 MPa范围内。该值为工作压力，阀门调节后开关3不再调整。当水管的压力低于0.5 MPa时，有两种方法:要么输送管道没有水，要么阀门1、阀门2关闭，导致泵不再供水。第二，阀门3开得太远，没有阀门2的流量，导致泵水流入过多。如果水管压力大于1.5 MPa，则只有一种方法:阀门3关闭或堵塞，导致泵在没有水的情况下运行。第一个报警选择为0.5MPa，第二个环境选择为1.5MPa，即小于0.5 MPa且大于1.5 MPa的报警不能打开或停止活动泵。
结束语
煤矿井下推防护装置的吸出装置与现有的安全监测装置配合使用，保护泵免受水的干扰并发出报警。泵根据泵的用水量自动调节，使泵内的水不流入排气孔，从而提高气体吸出效率。
参考文献
[1]张俊利.煤矿瓦斯抽放泵断水自动保护装置[J].机械管理开发,2019,34(10):231-232+239.
[2]赵勇,赵国勇,孟凡瑞,赵玉刚,侯启金.煤矿瓦斯抽放浓度控制系统设计[J].工矿自动化,2019,45(09):103-108.
[3]宋永滦,贺广强.煤矿瓦斯抽采泵站自动化系统的研究与应用[J].2019(23):85-87.
[4]王洋.瓦斯抽放设备选型[J].机械管理开发,2017,32(08):8-9+25.
[5]张鹏勇.瓦斯抽放泵在巷道排放瓦斯中的应用探究[J].机械管理开发,2017,32(03):95-96.