无底阀水箱排水装置在煤矿的应用

第一篇：无底阀水箱排水装置在煤矿的应用

浅谈无底阀水箱排水装置在煤矿的应用

兴云煤矿：毕云保

摘要：兴云矿井自2004年以来井下排水系统经采用无底阀水箱排水装置代替传统的底阀排水，并经过多年的使用和改进；该排水装置具有结构简单、制作方便、性能可靠、使用及维护方便等特点，在我井得到了推广使用。

关键词：排水系统 离心水泵 工作原理 无底阀排水装置 结构特点 应用效果

水泵是煤矿开采不可缺少的排水设备，排水设备能否正常运转直接影响着整个煤矿的安全生产。我矿地处富源县后所镇庆云村。中央水泵房位于1900水平，距地面垂高120米，水仓容积3070 m³。选用MD280-43×4矿用多级离心泵三台，MD155-30×6型矿用多级离心泵一台，主排水管道采用两趟DN200和一趟DN250排水管；九采区C1煤层水泵房位于1894水平，距地面垂高160米，水仓容积500 m³，选用MD155-67×3型矿用多级离心泵二台，排水管道采用一趟DN150排水管；C2+1煤层水泵房位于1890水平，距地面垂高164米，水仓容积520 m³，选用MD280-43×4型矿用多级离心泵二台，MD85-43×5型两台，排水管采用一趟DN200，一趟DN100；由于我矿井下地质构造复杂，水质差，加之周边小煤矿较多，井下用水涌大，平均涌水量达9897.25 m/天；原采用底阀排水，存在灌引水、排空气困难、启动频繁，且每启动一次都需要重复灌引水、排空气，加之一旦出现突然停电容易冲坏底阀胶垫和底阀，增加了维修量和费用，同时也影响生产和危及矿山的安全。为了进一步提高水泵的工作效率，降低电耗和维修成本，将原来的有底阀改为无底阀排水，不但提高了水泵的工作效率、降低了电耗，还减少了水泵的维修量和维修成本。

1、无底阀排水的工作原理

离心式水泵主要由叶轮、泵轴、泵壳、轴承等部件组成，水泵启动前，先灌满引水，然后启动电动机。通过电机带动水泵叶轮旋转，产生离心力，叶轮内的水在离心力的作用下由水泵入口流向出口，经螺旋形扩散室进入排水管道后被排除。同时叶轮入口处因水被排出而压力降低，形成局部真空，吸水井中的水在大气压力的作用下，通过吸水管被压入叶轮入口，于是旋转的叶轮就连续不断地把水吸入和排出。常规的排水系统在水泵启动前，要求水泵泵体和吸水管处于真空状态，而安装在吸水管下端的底阀，其作用相当于一个单向阀，当水泵在灌引水和停止运转时，底阀关闭使泵体内的水充满泵体和吸水管而不会泄漏；当水泵运转后，泵内的水被排出而形成真空，使吸水井中的水在大气压力的作用下，顶开底阀阀芯，经吸水管被压入叶轮，从而使水不断地被吸入和排出。

所谓无底阀水箱排水装置，就是将水泵的底阀去掉，改为密封水箱，（如图1）。当水泵启动时，首先吸入水箱内的水，由于水箱内部的水在短时间内被排空，使水箱形成局部真空，从而使吸水井中的水在大气压力的作用下，通过吸水管被压入水箱，从而保证了水泵的正常排水。

观察及排污孔 滤网观察及排污孔 滤网水箱 排气阀 水箱 排气阀 引水阀 水泵 出水管 水箱支架吸水管出水管 水箱支架吸水管图1滤网 图2 滤网

2、无底阀水箱排水装置的结构特点

无底阀水箱排水装置由箱体、进水管、出水管、过滤网、排气阀、排污口等组成，如图2所示；制作水箱一般采用厚5～8mm的A3钢板制作，使用水箱可根据水泵的实际扬程来确定材料的厚度，若杨程较高的场所可使用较厚一点的材料，避免多次因水泵突然停电后高压水流反冲的冲击力和水箱因出现真空时大气压力对水箱的压力导致水箱焊接部位出现裂纹，使水箱无法正常工作。水箱的形状可制作成圆形和方形等形状，可根据使用地点的空间及水泵的大小来确定。根据使用经验水箱的容积一般达到2～3倍的吸水管容积即可满足实际使用要求，为保证水箱的密闭性，要求各焊接点要牢固、可靠、不漏气；同时箱体内部可加拉筋，以保证水箱的强度。为避免吸水管底部过滤器失效，应在水箱加装一个过滤网及观察口和排污口，以便于清理和排污，但要保证其达到密封要求。

3、无底阀水箱排水装置的应用效果

无底阀水箱排水装置在离心水泵上的应用效果主要有以下几点：

（1）由于矿井水中含有矿物质和大量煤泥沙石，长时间使用容易导致底阀腐蚀和损坏，特别是大型水泵，底阀体积大又笨重，加之井下条件差，环境恶劣；检修和更换底阀劳动强度大，还容易影响水泵的正常排水，无底阀水箱就不存在类似情况。

（2）运行中的水泵底阀经常会出现因质量问题导致损坏、吸入杂物和因突然停电或由于操作人员失误造成底阀密封损坏，灌不满引水而无法启动，无底阀水箱则不存在这种情况。

（3）由于无底阀水箱没有底阀相应减少了管道的阻力，降低了水泵自身的能量消耗，大大提高了水泵的工作效率；同时相对于有底阀排水泵而言，在相同的吸水高度的条件下，降低了水泵吸水口的真空度，减少了水泵运行中汽蚀现象的发生，降低了维修成本，就我矿中央水泵房主排水泵来说，在使用底阀时每年必须升井大修，检修时发现水泵首级叶轮及导叶因发生汽蚀现象造成叶轮及导叶损坏较为严重，而自使用了无底阀水箱排水装置以后，基本上2年升井大修一次，每年只需在井下进行小修和日常维护，大大降低了维修成本和 检修劳动强度。

（4）制作成本低，只需2～3个底阀的材料费用就可以保证长时间使用。

（5）节电效果好，据初步估算同型号水泵每小时可比用底阀节约电能10～14%左右。

（6）推广使用性强，目前我矿中央水泵房、五七采区主水泵房、1730水泵房、九采区C1、C2+

1、C7、C9煤层水泵房均使用该排水装置，使用效果非常理想。

结论：水泵无底阀排水装置在矿山排水实践应用中，通过近几年使用起

到良好效果，推行在五七采区1730水平水仓及一采区C19、C20煤层水仓排水系统中应用，减少操作工序及排水效率提高发挥了积极作用，为矿井提高抗灾能力提供了保障，是煤矿井下排水装置值得推广的技术。不足之处请予以指正！

参考文献：

(1)云南能源技术学院内部教材 <矿山流体机械> 张书征 邓开陆编 2005.12。

第二篇：智能变频调速装置在煤矿中的应用

智能变频调速装置在煤矿中的应用

沈占彬

张晓军

(平顶山工业职业技术学院，河南

平顶山

467001)

矿用交流提升机在减速和爬行段的速度控制困难，不能实现恒减速控制，转子串电阻调速能耗十分大，控制电路复杂，经常产生故障和损坏等问题。在斜井提升机系统中应用变频器，节能效果显著，应用前景广阔。目前矿用提升机普遍使用交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒减速控制，经常会造成过放和过卷事故。提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，转子串电阻调速控制电路复杂，这种转子串电阻调速属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，斜井提升机运行中调速不连续，容易掉道，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，故障率高，影响生产效益。特别是在煤矿生产中不能实现防爆要求。针对串电阻调速系统的这些问题，本文介绍变频器在提升机调速系统中的应用。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，能很好的防止提升机过卷和过放事故发生。变频器的调速还可以实现电动机的软启动，去除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故发生。交频器灵活的调速控制便于实现提升机的多段速控制，能防止叉道和弯道脱轨事故。因此，变频器在提升机调速系统中的应用有十分广阔的前景。

鉴于变频调速提升绞车的优越性，我矿采用唐山开诚电器有限责任公司生产的ZJT-30型隔爆兼本安智能变频调速装置。该变频调速装置主要整流及逆变元件和PLC及辅助元件均采用进口产品，具有可靠性高、使用寿命长等特点。它能有效地保护电机，延长电机的使用寿命。由于变频调速装置采用了隔爆兼本质安全型设计，符合《煤矿安全规程》的要求，可应用于煤矿井下含有煤尘、瓦斯爆炸危险的环境中，作为局部风机、水泵、空压机、提升绞车、皮带运输机及其它设备电机的变频调速和起停及保护控制，从而实现节能降耗、安全生产、延长电机使用寿命等多重目的。

系统的优点

本系统设有一条硬件安全电路和两条软件安全电路，这三条安全电路相互冗余与闭锁，一条断开时，另二条也同时断开。安全电路断开后，系统会立即解除运行控制指令，封锁变频器，分制动油泵，断开安全阀和KT线圈,进行紧急制动。

(1)实现了软启动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。

(2)起动及加速换挡时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。

(3)运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。

(4)安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还设有过卷、等速超速、定点超速、PLC编码器断线、错向、传动系统故障、自动限速等保护功能。

(5)设有回馈制动、抱闸制动制动方式，更加安全可靠。

(6)该系统四象限运行，可实现绞车的调速、换向、能量回馈制动等功能，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果更加明显。

(7)采用双PLC控制回路，能够实现双回路保护，一回路出现故障，另一回还可以继续运行。提升机变频调速的系统结构

图1：绞车电控系统图

图1所示，提升机ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能变频调速其主要配置为变频调速系统、PLC控制系统及轴编码器监测系统组成，其中变频调速系统（图2所示）又分为输入电抗器、可控整流系统、电容平波系统、输出逆变系统。变频器主要对提升机的升降实现变频调速等，可控整流系统是一种可回馈电能的逆变器，它可单独作为高质量的无功补偿器使用，也可与其他系统相结合组成新的系统，以实现能量在交流侧和直流侧的双向传输，同时，系统可将交流侧的功率因数调整到任何希望的数值，且交流侧的电流为近乎完美的正弦波。电容平波系统主要对电网脉动整流滤波使其达到输出的波形平稳。PLC控制系统主要对提升机的变速、停车和精确制动、提升启动、下降启动、故障复位及紧急制动等操作控制。抱闸制动主要实现提升机停车控制。轴编码器监测系统是把运行的速度及方向和位置信号进行转换传输到PLC控制系统中。

3-AC660V1L11L21L3电抗器箱变频器箱+HA-Q01BUS++L1L2L3185KW,660V+UVWPE+M~BUS-图2 变频调速系统提升机变频调速系统按工作方式又分为变频器、行程控制、操作控制和抱闸控制。1.变频器

在提升机系统中的应用中，变频器主要进行恒加速变频调速启动、恒减速变频调速停车及行程变频调速运行等变频调速。变频调速是通过改变电机输入电源的频率来调节电机转速的，因此调速范围很宽，一般变频器基本上都可以达到0～400Hz，频率调节精度一般为0.01Hz，可以很好地满足提升机的恒加速和恒减速无级调速的要求。采用变频器后，电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。变频器调速有别于转子串电阻调速，降低了转差率，提高了电路的功率因数，可以恒转矩输出，输出功率随转速变化，因此具有很好的节电效果。另一方面，变频器还可通过软件，很方便地改变输出转矩（即调整转矩补偿曲线）和加减速时间、目标频率、上下限频率等。变频器还具有强大的兼容功能，并根据使用要求进行功能组合，参数设置（修改）和动态调通。变频器也可通过端子排控制，对行程进行多段速度控制。图3为变频器恒加速和恒减速调速过程示意图，加速和减速过程可以灵活的调节，这种调速方式对防止提升机的过卷、过放、脱轨等都是十分有利的。

2.行程控制（PLC控制）

图3是提升机提升和下降过程示意图，行程控制分为2个过程，一个为正向提升行程，另—个为反向下降行程。行程控制主要将提升机的升降过程划分成不同的行程区间，根据每一行程区间的实际情况，可以用不同的变频调速控制提升机的升降速度。行程控制不仅控制提升机整个升降行程过程的变频调速，而且控制提升机的停车和制动过程。行程控制可以很好的防止提升机过卷、过放、脱轨和翻车等事故发生，特别适合具有弯道和叉道的特殊斜井。

行程控制是根据提升机的升降位置（行程区间）实施控制，PLC将行程位置转换成开关信号 3（如图1所示），发出指令控制信号传输到变频器进行多段速变频控制，停车控制和制动控制等。

3.制动控制

提升机的安全使用必须要有良好的制动和制动控制系统。制动一般采取回馈制动和抱闸制动相结合，回馈制动主要利用提升机的惯性在减速和下降行程所产生的再生能量进行制动。变频器使用回馈单元实现回馈制动，这是一种软制动形式，能很好的防止机械冲击和快速下滑。为了防止滑车等事故，使用抱闸对提升机实施抱死制动，抱闸制动—般在停车时使用，当运行到停车位置时，PLC对变频器发出停车信号。同时，对抱闸制动器发出抱闸控制信号，实施抱闸制动。当发生脱轨等事故时，操作控制实行紧急抱闸制动。

4.操作控制

操作控制主要执行提升启动、下降启动各紧急抱闸制动等控制。“提升启动”操作控制变频器正转运行，提升过程由行程控制器的提升行程控制完成。“下降启动”操作控制变频器反转，下降过程由行程控制器的下降行程控制完成。“紧急制动”操作主要控制异常时的变频器停止和抱闸制动。

工作原理

ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能变频调速系统的工作原理是：操作台发出操作指令信号，传输到PLC-A1和PLC-A2，PLC-A1和PLC-A2根据轴编码系统、保护系统传回的信号进行内部比较，然后根据程序控制变频器执行起动、停车、制动、保护等功能。在PLC-A1故障或与其有关的编码器故障时，将“应急方式”转换开关打在“应急1”位置,利用PLC-A2可实现应急手动开车；同样在PLC-A2故障或与其有关的编码器故障时，将“应急方式”转换开关打在“应急2”位置,这时在PLC-A1内可把与PLC-A2相关的信号旁路掉，利用PLC-A1可手动开车。

变频器是通过改变电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现绞车的调速。交流异步电动机的转速公式为

n=60f1(1－S)／p 其中n—电机转速 f1—定子供电频率

p—极对数 s—转差率

其中变频调速系统的工作原理如图2所示，系统内部采用矢量控制思想，“交—直—交”变频理论最终产生PWM电压。AC660V电源由隔爆接线腔 R、S、T 三个接线柱接入隔爆主腔内，经整流平波电路输入 IGBT 逆变桥，由逆变电路输出 U、V、W 来驱动电机的运行，对电机频率的调整控制，可根据现场的工况需要，由外部速度钮，以无级调速的方式设定好实际需要的参数值（即频率／速度值），以达到精确地适应所需频率 ／速度 ／功率的输出的要求。当工作现场的工况要求发生变化时，可随时用本质安全型参数程序控制器（键盘或 CCS 操作台）来修改参数，应用方便、灵活、可靠。

现场应用情况及运行效果

从2004年10月份到目前，平煤集团四矿使用该ZJT-30-MSC型智能变频调速装置以来，经过测算和试用相比较，节电率达到30%以上。同时变频绞车改造后绞车运行的稳定性和安全性大大增加。因此大大减少了运行故障和维修时间，节约了大量人力和物力，在很大程度上提高了四矿的运输能力。

第三篇：PLC在煤矿井下主排水控制系统中的应用（模版）

PLC在煤矿井下主排水控制系统中的应用 概述

随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。煤炭行业也不例外，但目前煤矿井下主排水系统仍多采用继电器控制，水泵的开停及选择切换均由人工完成，还做不到根据 水位或其它参数自动开停水泵，这将严重影响井下主排水泵房的管理水平和经济效益的提高。

岱庄煤矿是1999年设计竣工的生产能力为1.8Mt／a的现代化矿井，井下涌水量较大，中央泵 设计安装了5台MD500-57×9主排水泵，配套电动机1250kW，3趟排水管路。正常涌水时，2 台工作，2台备用，1台检修。鉴于PLC的先进性和可靠性，煤炭工业邯郸设计院对5台主排水泵及其附属的抽真空系统与管道电动阀门等装置实施了PLC自动控制及运行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时监测及报警显示。

系统通过检测水仓水位和其它参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度5台水泵运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地 反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、3趟排水管流量等 参数，并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点，并可节省水泵的运行费用。

系统组成

岱庄煤矿中央泵房井下主排水泵自动化控制系统图如图1所示，整个自动控制系统由数据自动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障记录报警和通讯接口等5个部分组成。

2．1 数据自动采集与检测

数据自动采集与检测主要分为两类：模拟量数据和数字量数据。

模拟量检测的数据主要有：水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、3趟排水管流量；数字量检测的数据主要有：水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出 水口压力。

数据自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位，将水位变 化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超限报警，以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输 入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据，控制排水泵的启停。

在数据采集过程中，模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号（A/D转换），其变换 速度由采样定律确定。一般情况下，采样频率应为模拟信号中最高频率成分的2倍以上，这 样经A/D变换的精度可完全恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的 位数。如5V电压要求以5mV精度变换时，精度为5mV/5V=0.1%,即1/1000十进制的1000用二进 制表示时要求为10位,而本系统所采用的A/D模块分辨率为16bit,其精度在±0.05%以上，该 精度等级足以满足控制系统要求。同时，PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换，可使输入 信号的尖峰噪音和感应噪声平均化，适用于噪音严重的工业场所。

图1 岱庄煤矿井下主排水泵自动化监控系统图（略）

2．2 自动轮换工作

为了防止因备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而使电机和电气设备受潮或其他故障未 经及时发现，当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时，而不能及时投入以至影响矿井安全，本系统程序设计了5台泵自动轮换工作控制，控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录并累计，系统根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相应管路，使各水泵及其管路的使用率分布均匀，当某台泵或所属阀门故障、某趟管路漏水时，系统自动发出声光报警，并在触摸屏上动态闪烁显示，记录事故，同时将故障泵或管路自动退出轮换工作，其余各泵和管路继续按一定顺序自动轮换工作，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井安全生产的目的。

2．3 自动控制

系统控制设计选用了日本欧姆龙公司C200HE型PLC为控制主机，该机为模块化结构，由PLC机架、CPU、数字量I/O、模拟量输入、电源、通讯等模块构成。PLC自动化控制系统根据水仓 水位的高低、井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时 间段（时间段可根据实际情况随时在触摸屏上进行调整和设置）等因素，建立数学模型，合 理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制5台水泵运行。

为了保证井下安全生产，系统可靠运行，水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数，因此，系统设置了两套水位传感器，模拟量和开关量传感器，两套传感器均设于水仓的排水配水仓内，PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰和一天中电价最低时开启水泵，用电高峰和电价高 时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。

2．4 动态显示

动态模拟显示选用日本Digital公司的GP-570T型触摸式工业图形显示器（触摸屏），系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警。直观地显示电磁阀和电动阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和压力值。

用图形填充以及趋势图、棒状图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警，用不同音响形式提醒工作人员注意。

采用图形、趋势图和数字形式直观地显示3趟管路的瞬时流量及累计流量，对井下用电负荷的监测量、电机电流和水泵瞬时负荷及累计负荷量、水泵轴温、电机温度等进行动态显示、超限报警，自动记录故障类型、时间等历史数据，并在屏幕下端循环显示最新出现的3条故障（故障显示条数可在触摸屏上设置），以提醒工作人员及时检修，避免水泵和电机损坏。

2．5 通讯接口

PLC通过通讯接口和通讯协议，与触摸屏进行全双工通讯，将水泵机组的工作状态与运行参 数传至触摸屏，完成各数据的动态显示；同时，操作人员也可利用触摸屏将操作指令传至PL C，控制水泵运行。PLC同时将水泵机组的运行状态与参数经安全生产监测系统分站传至地面 生产调度监控中心主机，与全矿井安全生产监控系统联网，管理人员在地面即可掌握井下主 排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现井下主排水系统 的遥测、遥控，并为矿领导提供生产决策信息。触摸屏与监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点以提醒操作人员注意。

系统功能及特点

（1）PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序结构具有清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。

（2）系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命。

（3）系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动就近的真空泵，若在程序设定的时间 内达不到真空度，便自动启动备用真空泵。

（4）系统根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段，以“避峰 填谷”原则确定开、停水泵时间，从而合理地利用电网信息，提高矿井的电网运行质量。

（5）PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。

（6）在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温 度、电流、电压等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能。

（7）系统具有通讯接口功能，PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现遥测遥控功能。

（8）系统保护功能有以下几种。

超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC 实现超限报警。

流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本 台水泵停车，自动转换为启动另一台水泵。

电动机故障：利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。

电动闸阀故障：由电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相等故障，并参与水泵的联锁控制。

（9）系统控制具有自动、半自动和手动检修3种工作方式。自动时，由 PLC检测水位、压力 及有关信号，自动完成各泵组运行，不需人工参与；半自动工作方式时，由工作人员选择某台或几台泵组投入，PLC自动完成已选泵组的启停和监控工作；手动检修方式为故障检修和 手动试车时使用，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出运行，不影响其 它泵组正常运。PLC柜上设有该泵的禁止启动按钮，设备检修时，可防止其他人员误操作，以保证系统安全可靠。系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行。

第四篇：煤矿井下净化水幕控制装置在常村煤矿的应用

煤矿井下净化水幕控制装置在常村煤矿的应用

摘要：针对常村煤矿井下巷道空气中存在着大量漂浮着的煤尘与岩尘，对井下工人的人身安全造成严重的危害，因此采煤工作面进回风巷、主要进风大巷及进风斜井和掘进工作面都增加安装有净化风流的水幕，有效降低矿井粉尘浓度，矿井作业环境得到了改善和治理。经现场使用证明，降尘效果明显，井下净化水幕控制装置为矿井高效、安全生产起到了重要作用。

关键词：井下净化水幕控制装置 煤尘与岩尘 降尘 应用

中图分类号：td 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）06-0492-0

11.引言

煤矿井下巷道空气中存在着大量漂浮着的煤尘与岩尘，对井下工人的人身安全造成严重的危害，因此采煤工作面进回风巷、主要进风大巷及进风斜井和掘进工作面都安装有净化风流的水幕，有效降低矿井粉尘浓度，矿井作业环境得到了改善和治理。但现有的净化水幕大多只有一个控制开关，操作人员只能在一侧控制水幕停，若到另一侧去关水幕，需要经过水幕，经常被水幕淋湿，给操作人员带来很大不便。

2.煤矿井下净化水幕控制装置在常村煤矿的实施应用

洛阳龙门煤业有限公司常村煤矿是一个年产量为45万吨的中型矿井。该矿工业广场布置有主井和副井两个井筒，副井用于提人、矸、大型材料，主井用于提煤，其中主井井筒净直径φ4.5m，井深

503.7m，主井井口标高+193.7m，落底标高-310m，表土段采用冻结法施工，井筒内装备一对4t箕斗，提升最大静张力215kn，最大提升速度7.78m/s。在正常的煤矿回采过程中，产生的煤尘与岩尘，对井下工人的人身健康，造成危害。

为了常村煤矿解决上述问题，设计一种结构简单、操作简便的煤矿井下净化水幕控制装置。

所述的煤矿井下净化水幕控制装置，其包括供水管、导水管和出水管，净化水幕两侧均设有一个直角式球阀开关，供水管通过直角式球阀开关a与两导水管一端连接，两导水管另一端通过直角式球阀开关b与出水管一端连接，出水管另一端与净化水幕连通。由于采用如上所述的技术方案，本煤矿井下净化水幕控制装置具有如下优越性：

该煤矿井下净化水幕控制装置，其通过在净化水幕两侧安设控制开关，使操作者在水幕两侧都能实现对水幕开停的控制，避免了操作人员在开停水幕时被水淋湿的窘况，且结构简单，易于加工，使用方便，使用效果好。

附图说明

图中：1-净化水幕；2-出水管；3-直角式球阀开关b；4-导水管a；5-供水管；6-直角式球阀开关a；7-导水管b。

具体实施方式

下面结合附图对本煤矿井下净化水幕控制装置作进一步详细说明。

如图1所示，所述的煤矿井下净化水幕控制装置，其包括供水管、导水管和出水管，净化水幕1两侧5m处分别设有直角式球阀开关a6、直角式球阀开关b 3，供水管5通过直角式球阀开关a 6与导水管a

4、导水管b 7一端连接，两导水管另一端通过直角式球阀开关b 3与出水管2一端连接，出水管2另一端与净化水幕1连通。上述两个直角式球阀开关都能控制净化水幕的开停，直角式球阀开关a、直角式球阀开关b均处于开启状态时，供水管中的水经导水管a或导水管b通过出水管进入净化水幕中，由净化水幕喷头喷出在巷道横断面上形成一层水幕；操作人员经过时可关闭直角式球阀开关a、直角式球阀开关b中的任一个都能关掉水幕，经过后再将其开启，即可打开水幕。

3.结语

常村煤矿采用新型的煤矿井下净化水幕控制装置以后，井下巷道空气中存在着大量漂浮着的煤尘与岩尘，被自动开启的净化水幕进行层层净化，减轻了井下工人受到的煤尘危害，有效降低矿井粉尘浓度，矿井作业环境得到了改善和治理。井下净化水幕控制装置为矿井高效、安全生产起到了重要作用。

参考文献：

[1]庞成.王宏图.谈煤矿井下煤尘防治 [j].重庆职业技术学院学报 2008（02）.[2]杨景瑞，屈瑞.煤尘防治的改进[j].河北煤炭.1995（01）.

第五篇：消泡剂在延迟焦化装置的应用

消泡剂在延迟焦化装置的应用

张宝龙

〔中石化股份天津分公司联合四车间〕

摘要：本文对中石化股份天津分公司联合四车间延迟焦化使用消泡剂的原因进行了分析，以及从对消泡剂的使用原理、方法和标定情况进行了介绍，同时也介绍了T型消泡剂在延迟焦化中试用的情况，并对其效果进行评价。

关键词：延迟焦化

消泡剂

泡沫层

焦炭塔

标定

前言

延迟焦化工艺是将渣油经深度热裂化转化为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的加工工艺，它是炼厂渣油加工及提高轻质油收率的重要手段，它投资和操作费用低，对不同原料适应性强，技术成熟。

中石化股份天津分公司的100万t/a延迟焦化装置是分公司的主要渣油加工装置，装置设计原料为减压渣油，采用两炉四塔工艺，生焦周期为24小时，主体包括焦化、分馏、吸收稳定、加热炉、放空系统、气压机等几个局部。该装置于1996年12月试车一次成功。

随着处理量的逐步加大，焦炭塔泡沫层及空高与平安生产的矛盾更为突出，带来的直接后果是焦炭塔雾沫夹带严重，把来不及沉降下的焦粉带到分馏塔内，进入分馏塔底部后，又经过加热炉管，焦炭在炉管内形成结焦因子，加剧辐射炉管的结焦，进而形成恶性循环。携带的大量焦粉不仅导致焦炭塔顶油汽线的结焦倾向加大，而且不断在分馏塔底沉积，堵塞过滤器，进而导致分馏塔底和进料段严重结焦，甚至导致焦化加热炉炉管结焦，严重影响焦化装置的安稳长满优运行。

为了适应目前延迟焦化大处理量的生产要求，有效抑制焦炭塔泡沫层高度，降低焦粉携带量，我们采用江苏某厂生产T型消泡剂〔用T代表其产品名称〕，将其注入塔内。2000年大修期间增设了消泡剂设施，注入点位置在四通阀前转油线。经过一段时间的使用，经调研得知消泡剂从焦炭塔顶部注入效果要比焦炭塔底部注入的消泡效果好。于是在2002年大修过程中又增设了消泡剂注入焦炭塔顶部的设施〔保存了原来塔底注入设施〕，并开始投入使用。如图-1所示。2002年9月18、20和22日装置对焦炭塔注消泡剂进行了标定试验，试验结果说明：延迟焦化大处理量条件下，T型消泡剂能有效降低油中焦粉携带量和降低泡沫层高度。

2003年该焦化装置始终保持着满负荷运行，全年共加工减压渣油112万吨，约超过设计负荷的12%左右，该装置对提高炼油厂的轻油收率、柴汽比以及产品质量起到了非常重要的作用。

图-1

消泡剂简介

2.1

T型消泡剂性质

该消泡剂为低硅消泡剂，化学性质稳定,低毒,无腐蚀性,适用于延迟焦化工艺中抑制及防止焦炭塔生焦过程中汽液体的发泡。其规格如下见表1。

表1

工程

T型消泡剂

外观

白色乳状液

运动粘度〔40℃〕，mm2/s

200～350

密度〔20℃〕，g/ml

0.97±0.1

开口闪点，℃

≥300

抗泡性试验

合格

离心试验〔3000r/min〕

不分层

2.2

消泡原理

消泡剂是一些外表张力和溶解度很低的物质，当消泡剂微粒接触气泡外表时，会降低接触点上液膜的外表张力，致使液膜变薄；同时使气泡之间合并，最终导致破裂。同时消泡剂的疏液性不会形成泡沫稳定的定向排列，而是不均匀的吸附在液膜上或顶替汽液界面上的发泡基因，使汽液界面张力局部下降，到达消泡的目的。因此，在焦炭塔的生焦过程中注入消泡剂，可以抑制甚至消除焦炭塔内的泡沫，从而降低焦炭塔内泡沫层高度。

消泡性能良好的消泡剂应具备以下性质：〔1〕在相关的工艺条件下不溶于发泡介质；〔2〕比发泡介质更低的外表张力；〔3〕在发泡介质中有很好的分散性；〔4〕与发泡介质不发生化学反响；〔5〕化学性质稳定,低毒,无腐蚀性。只有具备上述性能的消泡剂才能适用于延迟焦化工艺，抑制和防止焦炭塔内汽液体的发泡。

2.3设施情况

延迟焦化消泡剂设施主要设备包括：1台消泡剂贮存罐、1台消泡剂进料活塞泵、2台消泡剂注入活塞泵。

标定方案

3.1

标定流程

图-2

3.2标定方法

在延迟焦化的实际生产中，焦炭塔的焦高是通过Co60料位计来确定的。我装置焦炭塔的有效塔高为31.5m，Co60料位计安装在22.4m，对焦高进行监控。由于每个焦炭塔仅有一个Co60料位计，所以不能显示出塔内泡沫层高度，只能从料位计在DCS内显示的开停切换来确定塔内介质高度是否到达Co60料位计这一高度。鉴于此种原因，我装置采用标定的方法是：

〔1〕恒定加热炉进料量及进料温度，即保持辐射量为40t/h〔分支〕，辐射出口温度设定495˚C，这两个参数在单塔生焦过程中不变，将影响焦炭塔生焦高度的因素恒定。

〔2〕选定1号焦炭塔作为标定塔，在到达生产条件后，标定塔开始进料，生产过程持续到Co60料位计报警，立即停止进料，此时焦炭塔内物料高度已到达Co60料位计这一高度，而塔内物料组成实际为位于下层的焦炭和位于上层热态泡沫层。然后进行冷焦操作，到达除焦条件后，测量塔内焦炭的高度，这个实测的高度与Co60料位计的高度之差即为泡沫层高度，如图－3所示：

图-3

〔3〕为了便于比照消泡剂的消泡效果，消泡剂的注入方式分为三种：

①

在焦炭塔正常生产时不注入，以便取得原始数据。

②

在焦炭塔正常生产时将消泡剂由四通阀前注入，注入量为40ppm。

③

在焦炭塔正常生产时将消泡剂由焦炭塔顶部注入，注入量为40ppm。

标定过程

9月18、20和22号在1号焦炭塔的塔顶和塔底四通阀前进行注入消泡剂试验。首先对消泡剂注入泵进行调试。18号标定先不注入消泡剂进行测试；20号标定由四通阀处注入消泡剂，注入量为40ppm；22号标定由1号焦炭塔顶处注入消泡剂，注入量为40ppm。

标定分析

5.1

标定数据

T型消泡剂标定取得泡沫层的数据，如表-2；

表-2

日期

注入方式

至报警时生产时间

实测焦高

泡沫层高度

9.18

不注入消泡剂

23h20min

17.9m

4.5m

9.20

焦炭塔底部注入消泡剂

24h30min

19.4m

3.0m

9.22

焦炭塔顶部注入消泡剂

25h30min

19.9m

2.5m

T型消泡剂注入后各后续产品固溶物含量，如表-3；

表-3

产品

9月18号〔不注入〕

9月20号〔底部注入〕

9月22号〔顶部注入〕

上午

下午

上午

上午

下午

上午

汽油

0.4%

0.3%

0.2%

0.4%

0.3%

0.2%

顶循油

0.4%

0.4%

0.2%

0.4%

0.4%

0.2%

柴油

0.1%

0.1%

0

0.1%

0.1%

0

中段油

0.6%

0.5%

0.4%

0.6%

0.5%

0.4%

蜡油

0.6%

0.8%

0.4%

0.6%

0.8%

0.4%

5.2

标定分析

标定试验数据〔表-2〕说明，消泡剂通过焦炭塔底部注入能够减少塔内泡沫层高度为1.5m〔相对于塔内不注消泡剂〕，消泡剂通过焦炭塔顶部注入能够减少塔内泡沫层高度2.0m，这对于降低焦粉携带，增大有效生焦空间十分有利。从生焦时间上看焦炭塔从顶部注入消泡剂比从底部注入消泡剂及不注入消泡剂生产可以提高单塔的生产时间近2h。

T型消泡剂对各后续产品固溶物含量的影响分布如表-3所示，可以看出T型消泡剂在对产品中固溶物含量的降低起到了积极作用。

结论

通过对消泡剂的标定试验可以看出，消泡剂在正常生产的过程中可以起到抑制焦炭塔内泡沫层高度的作用，而且注入位置不同对减小泡沫层高度的效果也不相同，从焦炭塔顶部注入要比底部注入效果好。注入消泡剂可以起到降低焦化产品中固溶物含量的作用。

作者简介：张宝龙

28岁，助理工程师，主要从事炼油生产工艺管理方面的工作。