煤礦應急強排系統(tǒng)配電及控制設計體會

1、    煤礦應急強排系統(tǒng)配電及控制設計體會    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。為體現以人為本的精神，增加透水情況下人員逃生的機會，國家有關部門極為重視，把以搶險救災事后處理改變?yōu)橐允孪阮A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，潛水泵也能正常運行，為淹井后搶險救災贏得時間。鑒于潛水泵應急強排系統(tǒng)的諸多優(yōu)點，礦井在現有排水能力的基礎上，增設潛水泵應急強排系統(tǒng)是十分必要的。關鍵字：潛水泵；應急強排系統(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文獻標識碼： 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。為體現以人為本的精神，增加透水情況下人員逃生的機會，國家有關部門極為重視，把以搶險救災事后處理改變?yōu)橐允孪阮A防治理的策略。國家安全生產監(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：受水威脅嚴重的礦井，應當實現井下泵房無人值守和地面遠程監(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 水文地質條件復雜或有突水淹井危險的礦井，應當在井底車場周圍設置防水閘門或在正常排水系統(tǒng)基礎上另外安設具有獨立供電系統(tǒng)且排水能力不小于最大涌水量的潛水泵。1、增設潛水泵應急強排系統(tǒng)的必要性目前常用的防突措施主要為設置防水閘門和建設潛水泵應急強排系統(tǒng)。防水閘門與潛水泵應急強排系統(tǒng)特點如下：防水閘門是為預防礦井突然涌水造成淹井而安設的閘門。砌筑在通往水災威脅地區(qū)巷道的總匯合處、井底車場和井下水泵房。防水閘門笨重，開啟與關閉不方便，雖可利用液壓系統(tǒng)進行遠程操縱，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置難度大且關閉非常困難，很難保證關閉質量和把握關閉時間，尤其在人員沒有安全撤出

6、之前，不能關閉。關閉閘門后，人員及設備不能出入，且水對被淹沒區(qū)域內設備和巷道影響較大，恢復生產難度較大。防水閘門建成后，可能會對巷道通風、電纜布置，軌道運輸、皮帶運輸存在一定影響；特別需考慮安裝地段的通風系統(tǒng)的風流調解，防止在關閉防水閘門后，造成該段巷道通風不暢或盲巷，出現新的隱患問題。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，潛水泵也能正常運行，為淹井后搶險救災贏得時間。鑒于潛水泵應急強排系統(tǒng)的諸多優(yōu)點，礦井在現有排水能力的基礎上，增設潛水泵應急強排系統(tǒng)是十分必要的。2、潛水泵應急強排系統(tǒng)的組成1）系統(tǒng)的組成一般情況下，將多級泵和電動機采用固定連接方式組成一體潛水電泵，安裝在吸罩內。被輸送液體由吸罩吸入經過電動機表面進入泵的吸水口，通過多級葉輪傳送，經出水口、逆止閥或多功能閥、電動閥和揚水管排出。當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)實現多種監(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，水倉的深度應大于潛水電泵的整體高度。優(yōu)點是受力方式合理，運行壽命長，維修時可以整體取出。缺點是對起重設備要求較高，對水倉內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，機組的位置可很快的做出調整，縮短排水時間。優(yōu)點是對起重設備要求不高，對水倉內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急強排系統(tǒng)的一個關鍵部件，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、控制復雜、故障率

9、高、遇見突水現象電動閘閥打不開，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，選配防爆潛水電機作為動力源，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速度和關閉力。具有手動、電動液控兩種操作方式。3、潛水泵應急強排系統(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，即配電及控制設備放置于地面，動力及控制電纜直接下井接至潛水泵電機及其輔助設備或傳感器上（根據現場實際情況，采用沿井筒敷設或沿電纜鉆孔敷設）。只有在受條件限制時（配電能力、工農關系等）

10、，才采用井下適當位置控制，潛水泵配電室位置應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)在地面合適位置設應急強排配電室，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。應急強排配電室內設kyn28a-12型高壓開關柜，采用高壓開關設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，因為全壓起動是最簡單、最可靠、最經濟的起動方式。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高于電動閥門的安裝位置。目前設計的電動閥門在正常情況下一般是常開的，在檢修時關閉。3）控制系統(tǒng)地面潛水泵配電室內設應急排水泵站控制裝置，完成信號傳輸、監(jiān)測和應急排水泵站設備控制等功能。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行，轉為地面手動操作，確保潛水泵可靠起動；具有遠程啟動、停止、復位和測試功能；并實時顯示系統(tǒng)監(jiān)測的所有信息具備完善的報警功能，對所有被測參數超限、保護動作及設備運行狀態(tài)改變進行聲、光報警；能夠通過工業(yè)以太網向上一級計算機管理信息系統(tǒng)傳送生產數據和圖形信息。另外可以增加工業(yè)電視系統(tǒng)，通信系統(tǒng)等為應急強排系統(tǒng)提供聲像信息。4、設計過程中還應考慮的問題1）影響電動機起動有線路壓降、配電母線壓降、電動機端子壓降等的幾個因素。gb/t 12325-2008電能質量供電電壓偏差

13、中規(guī)定：35kv及以上供電電壓正、負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 通用用電設備配電設計規(guī)范中規(guī)定：電動機起動時，其端子電壓應能保證機械要求的起動轉矩，且在配電系統(tǒng)中引起的電壓波動不應妨礙其他用電設備的工作。交流電動機起動時，配電母線上的電壓應符合下列規(guī)定：配電母線上接有照明或其他對電壓波動較敏感的負荷，電動機頻繁起動時，不宜低于額定電壓的90%；電動機不頻繁起動，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、的負荷，不應低于額定電壓的80%；配電母線上未接其他用電設備時，可按保證電動機起動轉矩的條件決定；對于低壓電動機，尚應保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。關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，一直困擾著設計人員，于是與太原博世通機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。（1）長距離pt100溫度傳感器信號衰減試驗結論：三線制傳輸的信號與實際的溫度差值恒定，利用軟件可消除誤差；四線制傳輸的信號衰減很小。（2）長距離接近開關信號衰減試驗（加直流24v電源）結論：信號衰減不大，能夠驅動中間繼電器，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（動力電壓660v，控制電壓24v）結論：很好的實現了長距離遠程起動電機和長距離信號傳輸控制。以上試驗證明，2km以內潛水泵相關控制及監(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，沒有相應的試驗或應用實例，建議采用井下加隔爆plc分站的方式進行信號傳輸。5結束語我公司開展?jié)撍脩睆娕畔到y(tǒng)在同行業(yè)領先，目前設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、馬營等礦處在設計階段。