煤礦應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)配電及控制設(shè)計體會

1、    煤礦應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)配電及控制設(shè)計體會    孫林艷史大新摘要：礦井透水事故是危害面最大、影響時間最長的礦難事故。為體現(xiàn)以人為本的精神，增加透水情況下人員逃生的機(jī)會，國家有關(guān)部門極為重視，把以搶險救災(zāi)事后處理改變?yōu)橐允孪阮A(yù)防治理的策略。潛水泵對于一定流量范圍的突水事故可有效控制，為避免淹井或延緩淹井爭取時間，保證人員安全撤離和設(shè)備拆除；由于該系統(tǒng)采用地面控制，即使排水泵房被淹，潛水泵也能正常運(yùn)行，為淹井后搶險救災(zāi)贏得時間。鑒于潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，礦井在現(xiàn)有排水能力的基礎(chǔ)上，增設(shè)潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)是十分必要的。關(guān)鍵字：潛水泵；應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)；配

2、電及控制abstract: mine flooding accident hazards is the biggest, mine accidents is longest. to embody the spirit of a people-centered, and increase the opportunity to escape in the permeable case, the relevant departments of the state attaches great importance to disaster relief, post-processing to chan

3、ge prior prevention treatment strategies. given the many advantages of the submersible pump emergency strong drainage system, the mine on the basis of the existing drainage capacity, the addition of the submersible pump emergency strong drainage systems is essential.key words: submersible pump; emer

4、gency strong emission system; distribution and control中圖分類號：x752文獻(xiàn)標(biāo)識碼： a 文章編號：2095-2104（2012）04-0020-020、前言礦井透水事故是危害面最大、影響時間最長的礦難事故。為體現(xiàn)以人為本的精神，增加透水情況下人員逃生的機(jī)會，國家有關(guān)部門極為重視，把以搶險救災(zāi)事后處理改變?yōu)橐允孪阮A(yù)防治理的策略。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布2009年12月1日起施行的煤礦防治水規(guī)定第一百一十八條規(guī)定：受水威脅嚴(yán)重的礦井，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)井下泵房無人值守和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控，推廣使用地面操控的潛水泵排水系統(tǒng)；煤礦安全規(guī)程（2011版）第二

5、百七十三條 水文地質(zhì)條件復(fù)雜或有突水淹井危險的礦井，應(yīng)當(dāng)在井底車場周圍設(shè)置防水閘門或在正常排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上另外安設(shè)具有獨(dú)立供電系統(tǒng)且排水能力不小于最大涌水量的潛水泵。1、增設(shè)潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)的必要性目前常用的防突措施主要為設(shè)置防水閘門和建設(shè)潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)。防水閘門與潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)特點(diǎn)如下：防水閘門是為預(yù)防礦井突然涌水造成淹井而安設(shè)的閘門。砌筑在通往水災(zāi)威脅地區(qū)巷道的總匯合處、井底車場和井下水泵房。防水閘門笨重，開啟與關(guān)閉不方便，雖可利用液壓系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱，但防水閘門安裝處帶壓一般較大，大壓力等級的防水閘門設(shè)置難度大且關(guān)閉非常困難，很難保證關(guān)閉質(zhì)量和把握關(guān)閉時間，尤其在人員沒有安全撤出

6、之前，不能關(guān)閉。關(guān)閉閘門后，人員及設(shè)備不能出入，且水對被淹沒區(qū)域內(nèi)設(shè)備和巷道影響較大，恢復(fù)生產(chǎn)難度較大。防水閘門建成后，可能會對巷道通風(fēng)、電纜布置，軌道運(yùn)輸、皮帶運(yùn)輸存在一定影響；特別需考慮安裝地段的通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流調(diào)解，防止在關(guān)閉防水閘門后，造成該段巷道通風(fēng)不暢或盲巷，出現(xiàn)新的隱患問題。另外，防水閘門在地壓較大礦井不適用。防水閘門是帶壓開采礦井中常用的防治水安全措施，主要作用在一個“堵”字。防水閘門為被動堵水，而潛水泵為主動排水，變被動為主動，有利于礦井的防治水工作。而潛水泵對于一定流量范圍的突水事故可有效控制，為避免淹井或延緩淹井爭取時間，保證人員安全撤離和設(shè)備拆除；由于該系統(tǒng)采用地面控制，

7、即使排水泵房被淹，潛水泵也能正常運(yùn)行，為淹井后搶險救災(zāi)贏得時間。鑒于潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，礦井在現(xiàn)有排水能力的基礎(chǔ)上，增設(shè)潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)是十分必要的。2、潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)的組成1）系統(tǒng)的組成一般情況下，將多級泵和電動機(jī)采用固定連接方式組成一體潛水電泵，安裝在吸罩內(nèi)。被輸送液體由吸罩吸入經(jīng)過電動機(jī)表面進(jìn)入泵的吸水口，通過多級葉輪傳送，經(jīng)出水口、逆止閥或多功能閥、電動閥和揚(yáng)水管排出。當(dāng)采用水泵控制自動化時，選用電動閘閥或電液動閘閥。目前已有隔爆礦用潛水電動液控閘閥為潛水泵的自動控制提供了保證。地面或井下控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種監(jiān)控。綜上所述，潛水電泵、閥門、管路、配電及控制裝置等組成潛水電泵

8、排水系統(tǒng)。2）潛水電泵安裝方式潛水電泵安裝方式可分為立式、臥（斜）式兩大類。立式安裝方式：潛水電泵懸吊在礦井水倉內(nèi)，水倉的深度應(yīng)大于潛水電泵的整體高度。優(yōu)點(diǎn)是受力方式合理，運(yùn)行壽命長，維修時可以整體取出。缺點(diǎn)是對起重設(shè)備要求較高，對水倉內(nèi)的支撐大梁要求較高，排水井一次性投資大。臥（斜）式安裝方式：安裝靈活，隨著水位和水源位置的變化，機(jī)組的位置可很快的做出調(diào)整，縮短排水時間。優(yōu)點(diǎn)是對起重設(shè)備要求不高，對水倉內(nèi)的支撐大梁要求不高。3）隔爆礦用潛水電動液控閘閥隔爆礦用潛水電動液控閘閥是潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件，其可靠性是潛水泵的自動控制的保證。傳統(tǒng)閘閥存在以下問題：可靠性差、控制復(fù)雜、故障率

9、高、遇見突水現(xiàn)象電動閘閥打不開，不能長時間在水下工作。隔爆礦用潛水電動液控閘閥克服了以上缺點(diǎn)，選配防爆潛水電機(jī)作為動力源，采用高壓液壓缸執(zhí)行裝置作為閘閥的開啟和關(guān)閉裝置，可使閘閥長時間在水下使用。該潛水電液閘閥能在地面或井下控制閘閥的開啟，能有效控制閘閥的開關(guān)速度和關(guān)閉力。具有手動、電動液控兩種操作方式。3、潛水泵應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)的配電及控制煤礦防治水規(guī)定中推廣使用地面操控的潛水泵排水系統(tǒng)，在條件具備時，采用地面控制，即配電及控制設(shè)備放置于地面，動力及控制電纜直接下井接至潛水泵電機(jī)及其輔助設(shè)備或傳感器上（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采用沿井筒敷設(shè)或沿電纜鉆孔敷設(shè)）。只有在受條件限制時（配電能力、工農(nóng)關(guān)系等）

10、，才采用井下適當(dāng)位置控制，潛水泵配電室位置應(yīng)置于高于潛水泵的安裝位置，且留出足夠的儲水余量，使其不致淹至潛水泵配電室位置，而影響潛水泵的工作。1）地面配電系統(tǒng)在地面合適位置設(shè)應(yīng)急強(qiáng)排配電室，兩回10kv（6kv）電源分別引自礦井35kv（110kv、220kv）變電站10kv（6kv）不同母線段，兩回380/220v電源引自場地動照網(wǎng)。應(yīng)急強(qiáng)排配電室內(nèi)設(shè)kyn28a-12型高壓開關(guān)柜，采用高壓開關(guān)設(shè)備或軟啟動裝置分別向井下潛水泵供電。潛水電泵可以全壓（直接）起動，也可降壓起動。原則上，在全壓起動條件滿足時，要采用全壓起動，因?yàn)槿珘浩饎邮亲詈唵?、最可靠、最?jīng)濟(jì)的起動方式。但全壓起動起動電流大，在

11、配電母線上引起的電壓下降大。當(dāng)全壓起動條件不滿足時，可考慮采用降壓起動方式。降壓起動的方式有：電抗器降壓起動、自耦變壓器降壓起動、軟起動（可控硅固態(tài)軟起動、水電阻軟起動）、星三角降壓起動。目前多采用固態(tài)軟起動，優(yōu)點(diǎn)是可提供平滑無極的加速和可控制的減速，起動時避免過沖，停車時避免水錘現(xiàn)象。2）井下配電系統(tǒng)從井下變配電所引兩回660v低壓電源，采用閥門電控裝置分別向電動閥門供電。變配電所及閥門電控裝置安裝位置應(yīng)高于電動閥門的安裝位置。目前設(shè)計的電動閥門在正常情況下一般是常開的，在檢修時關(guān)閉。3）控制系統(tǒng)地面潛水泵配電室內(nèi)設(shè)應(yīng)急排水泵站控制裝置，完成信號傳輸、監(jiān)測和應(yīng)急排水泵站設(shè)備控制等功能。由低壓

12、配電裝置、智能控制器、檢測傳感器及信號控制電纜等部分組成。具有“自動”、“手動”和“檢修”三種工作方式，特殊情況下可以退出自動化運(yùn)行，轉(zhuǎn)為地面手動操作，確保潛水泵可靠起動；具有遠(yuǎn)程啟動、停止、復(fù)位和測試功能；并實(shí)時顯示系統(tǒng)監(jiān)測的所有信息具備完善的報警功能，對所有被測參數(shù)超限、保護(hù)動作及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改變進(jìn)行聲、光報警；能夠通過工業(yè)以太網(wǎng)向上一級計算機(jī)管理信息系統(tǒng)傳送生產(chǎn)數(shù)據(jù)和圖形信息。另外可以增加工業(yè)電視系統(tǒng)，通信系統(tǒng)等為應(yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)提供聲像信息。4、設(shè)計過程中還應(yīng)考慮的問題1）影響電動機(jī)起動有線路壓降、配電母線壓降、電動機(jī)端子壓降等的幾個因素。gb/t 12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差

13、中規(guī)定：35kv及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；20kv及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；3.3 220v單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。gb 50055-2011 通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范中規(guī)定：電動機(jī)起動時，其端子電壓應(yīng)能保證機(jī)械要求的起動轉(zhuǎn)矩，且在配電系統(tǒng)中引起的電壓波動不應(yīng)妨礙其他用電設(shè)備的工作。交流電動機(jī)起動時，配電母線上的電壓應(yīng)符合下列規(guī)定：配電母線上接有照明或其他對電壓波動較敏感的負(fù)荷，電動機(jī)頻繁起動時，不宜低于額定電壓的90%；電動機(jī)不頻繁起動，不宜低于額定電壓的85%。配電母線上未接照明或其他對電壓波動較敏感

14、的負(fù)荷，不應(yīng)低于額定電壓的80%；配電母線上未接其他用電設(shè)備時，可按保證電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩的條件決定；對于低壓電動機(jī)，尚應(yīng)保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。關(guān)于壓降的計算這里不再贅述。2）控制信號的傳輸對于控制信號能否在長的距離工況下穩(wěn)定工作，一直困擾著設(shè)計人員，于是與太原博世通機(jī)電液工程有限公司合作，針對長距離（12km）信號傳輸及水下潛水閘閥控制做了一系列試驗(yàn)。（1）長距離pt100溫度傳感器信號衰減試驗(yàn)結(jié)論：三線制傳輸?shù)男盘柵c實(shí)際的溫度差值恒定，利用軟件可消除誤差；四線制傳輸?shù)男盘査p很小。（2）長距離接近開關(guān)信號衰減試驗(yàn)（加直流24v電源）結(jié)論：信號衰減不大，能夠驅(qū)動中間繼電器，并使plc能夠得到反饋信號。（3）信號長距離控制潛水閘閥水下動作試驗(yàn)（動力電壓660v，控制電壓24v）結(jié)論：很好的實(shí)現(xiàn)了長距離遠(yuǎn)程起動電機(jī)和長距離信號傳輸控制。以上試驗(yàn)證明，2km以內(nèi)潛水泵相關(guān)控制及監(jiān)測信號的傳輸可滿足地面自動控制的要求。若超過2km的信號傳輸，沒有相應(yīng)的試驗(yàn)或應(yīng)用實(shí)例，建議采用井下加隔爆plc分站的方式進(jìn)行信號傳輸。5結(jié)束語我公司開展?jié)撍脩?yīng)急強(qiáng)排系統(tǒng)在同行業(yè)領(lǐng)先，目前設(shè)計完成的有單侯礦井、東歡坨礦井、梧桐莊礦井、宣東礦二號井、九龍礦等，另李雅莊、曹村、干河、龐龐塔、馬營等礦處在設(shè)計階段。