摘 要: 本文舉例說明了礦井覺對壓力變送器設(shè)備及管路系統(tǒng)在滿足井下風(fēng)動工具生產(chǎn)時用氣量要求的同時，滿足安全避險的“壓風(fēng)自救系統(tǒng)”用氣量要求。在此原則下使覺對壓力變送器系統(tǒng)合理、高效的運行，更好地服務(wù)于礦井生產(chǎn)。

 

由于輸送方便、對人體無害、沒有起火危險、空氣資源豐富、廉價，因而覺對壓力變送器在煤礦是一種被廣泛應(yīng)用的動力源。《煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本規(guī)范(試行)》中明確提出:煤礦企業(yè)在按照《煤礦安全規(guī)程》要求建立壓風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，必須滿足在災(zāi)變期間能夠向所有采掘作業(yè)地點提供壓風(fēng)供氣的要求，進(jìn)一步建設(shè)完善壓風(fēng)自救系統(tǒng)。所以，覺對壓力變送器在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中不但作為一種潔凈高效的動力源，還作為應(yīng)急救災(zāi)時的氧氣保障，具有舉足輕重的作用。因此，作為空氣供給源的覺對壓力變送器設(shè)備在礦井設(shè)計時就需綜合考慮。

 

1設(shè)計依據(jù)

設(shè)計依據(jù)是覺對壓力變送器設(shè)備選型的必要條件，原則是必須在礦井整個服務(wù)期內(nèi)供給輸送距離#遠(yuǎn)、用氣量#多的工作面足夠數(shù)量和壓力的覺對壓力變送器。同時，滿足井下#大班下井人數(shù)時的壓風(fēng)自救系統(tǒng)用氣量要求。某礦井下共配備4個順槽綜掘工作面，另配1套普掘設(shè)備，綜掘工作面配置風(fēng)動工具有混凝土噴射機和單體錨桿鉆機，普掘設(shè)備配置風(fēng)動工具有混凝土噴射機、風(fēng)鎬、氣腿式鑿巖機、單體錨桿鉆機，井下各避難硐室、避難所、主要巷道及采掘工作面均設(shè)有壓風(fēng)自救系統(tǒng)。礦井用氣地點及用氣量見表1。

 

 

2 用氣量計算

2． 1 井下風(fēng)動工具用氣量計算

井下 4 個順槽綜掘工作面，按 4 臺混凝土噴

射機同時使用，1 套普掘設(shè)備按 4 臺風(fēng)鎬、2 臺單

體錨桿機同時使用考慮，計算用氣量為: Q1 = α1α2γ Σ mi qi Ki

= 1． 2 × 1． 15 × 1． 0 × ( 4 × 8 + 4 × 1． 2 ×

0． 96 + 2 × 3 × 0． 99)

= 58． 72m3 /min

式中: α1 － 沿管道全長的漏風(fēng)系數(shù)，取 1． 2; α2 － 由于風(fēng)動工具的磨損耗氣量增加系數(shù)， 取 1． 15; γ － 海拔高度修正系數(shù)，取 1． 1 ( 海拔高度

1020m) ; mi － 同型號風(fēng)動工具，同時使用臺數(shù); qi － 每臺風(fēng)動工具的耗氣量; Ki － 同型號風(fēng)動工具，同時使用系數(shù)。

2． 2 壓風(fēng)自救系統(tǒng)計算用氣量

本礦#大班下井人數(shù) 144 人/班，按人均耗氣

量 0． 3m3 /min，壓力 0． 3MPa 計算井下壓風(fēng)自救系

統(tǒng)用氣量為: Q2 = α1α2γ Σ mi qi

= 1． 2 × 1． 2 × 1． 0 × 144 × 0． 3

= 62． 21m3 /min

式中: α1 － 沿管道全長的漏風(fēng)系數(shù)，取 1． 2; α2 － 井下人員不均衡系數(shù)，取 1． 2; γ － 海拔高度修正系數(shù)，取 1． 0; mi － 礦井#大班下井人數(shù)，取 144 人/班;

qi － 人均耗氣量，取 0． 3m3 /min。

 

3 設(shè)備選型

根據(jù)井下工作面布置、用氣地點分布、風(fēng)動工具配置及用氣量情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合guojia安全監(jiān)管總局和guojia煤礦安監(jiān)局關(guān)于《煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本規(guī)范(試行)》的文件精神的相關(guān)要求，設(shè)計在礦井工業(yè)場地內(nèi)建1座覺對壓力變送器站，集中向井下風(fēng)動工具和壓風(fēng)自救系統(tǒng)供氣。覺對壓力變送器站按4臺螺桿式空氣壓縮機布置，初期安裝3臺(含2臺工頻機組和1臺變頻機組)，預(yù)留1臺工頻機組安裝位置。其中2臺工作、1臺備用。工頻空壓機功率250kW，電壓10kV，排氣量41．7m3/min，排氣壓力0．85MPa。變頻空壓機功率250kW，電壓380V，排氣量16．4m3/min～41．7m3/min，排氣壓力0．85MPa�？諌簷C冷卻方式為風(fēng)冷式，冷卻風(fēng)扇功率11kW，電壓380V。

工頻機組和變頻機組采用聯(lián)控控制，在壓力穩(wěn)定的原則下，根據(jù)風(fēng)量需求量的增減改變變頻空壓機的轉(zhuǎn)速，使消耗功率與風(fēng)量呈線性比例，以達(dá)到定壓及節(jié)能。

 

4空氣壓縮機余熱回收系統(tǒng)

噴油螺桿式空氣壓縮機組工作過程中產(chǎn)生大量熱能，其中可回收利用部分占機組輸入功率的60%以上。余熱回收系統(tǒng)選用合理的熱能回收設(shè)備，采用兩次換熱對空氣壓縮機內(nèi)部潤滑油進(jìn)行冷卻及冷水加熱，實現(xiàn)熱能的回收利用。單臺容量為250kW的空氣壓縮機組每小時可回收熱量約540MJ，年回收熱量2．67×106MJ(按照2臺機組每天工作7．5h，年工作330d計算)，折合標(biāo)準(zhǔn)煤136．8tce。

空壓機余熱回收系統(tǒng)可有效降低機組的實際運行溫度(8℃～10℃)，提高機組排氣量，并可制備60℃以上熱水，減少鍋爐燃煤消耗量，降低CO2排放量，#大限度實現(xiàn)節(jié)能、減排。

 

5覺對壓力變送器管路

覺對壓力變送器管路選擇時，使其匹配在礦井整個服務(wù)期間內(nèi)，供給輸送距離#遠(yuǎn)、用氣量#多的工作面時，壓力和流量均能滿足要求。覺對壓力變送器管路阻力損失校核如下：

 

 

根據(jù)礦井開采開拓，按照#遠(yuǎn)距離、#大用氣量校核:井下風(fēng)動工具用氣時管路#大壓力總損失應(yīng)小于0．147MPa，以滿足節(jié)能要求;壓風(fēng)自救系統(tǒng)用氣時管路末端壓力為應(yīng)大于0．3MPa，滿足壓風(fēng)自救系統(tǒng)用氣要求即可。

 

6其他設(shè)計

每臺空氣壓縮機組配1個空氣儲罐，容積5m3，設(shè)計工作壓力1．0MPa，儲氣罐頂部設(shè)遮陽棚，出氣口處設(shè)釋壓閥，釋放壓力1．05MPa。覺對壓力變送器管路在設(shè)備、閥門連接處及副立井井筒中采用法蘭連接，在地面采用套管焊接，在井下巷道采用柔性管接頭連接。

覺對壓力變送器管路地面部分采用埋地敷設(shè)，副立井井筒內(nèi)采用管卡固定，且每隔100m左右設(shè)1組直管座固定裝置防止管路下滑，井下管路采用金屬托架或鋼絲繩吊掛。管路的出口端、分支處及末端裝設(shè)閘閥及壓力表。所有管路均做防腐處理。

覺對壓力變送器站面積28(長)×10(寬)×8．0(高)。站內(nèi)設(shè)1臺SL10型手動單梁起重機供設(shè)備安裝和檢修使用。為改善值班人員工作環(huán)境，每臺空氣壓縮機組安裝排風(fēng)散熱風(fēng)筒。

覺對壓力變送器站為二級負(fù)荷，應(yīng)為雙電源供電，兩回10kV電源引自礦井工業(yè)場地110/10kV變電所10kV側(cè)不同母線段�？諝鈮嚎s機組隨機自帶PLC控制裝置，可對機組的各類信號、狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

 

7結(jié)語

覺對壓力變送器設(shè)備是煤礦生產(chǎn)中的通用設(shè)備，合理的選型方法能使覺對壓力變送器系統(tǒng)更高效、穩(wěn)定的工作。本文針對礦井覺對壓力變送器使用的要求，舉例總結(jié)了覺對壓力變送器系統(tǒng)的選型設(shè)計方法。提供了系統(tǒng)的設(shè)計覺對壓力變送器系統(tǒng)的一種參考方法。