礦用隔爆型雙吸多級離心泵應(yīng)用及自動化系統(tǒng)的設(shè)計

袁長勇

（中天合創(chuàng)葫蘆素煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

1 工程概述

中天合創(chuàng)葫蘆素煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏審旗，設(shè)計生產(chǎn)能力為1300萬t/a，立井建設(shè)，井深710m，目前礦井涌水量820m3/h，屬于復(fù)雜水害礦井，礦井必須具備排水設(shè)備和應(yīng)急排水的救援能力。針對這一情況，中天合創(chuàng)葫蘆素煤礦應(yīng)用合肥恒大江海泵業(yè)有限公司提供的離心式立井排水救災(zāi)裝備（BQS550—726/10 1800/w-s），自行設(shè)計電控系統(tǒng)，取得很好的排水效果，為水害事故的應(yīng)急救援工作提供了保障。

2 離心式立井排水救災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

離心式立井排水救災(zāi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要由潛水泵、電機、法蘭、托架小車、吸罩、閘閥、控制柜、軟啟動器等部分組成。該系統(tǒng)用于強排硐室配水巷排水，地面設(shè)計強排配電室，將潛水泵、電機、逆止閥、排水管道、電纜等所有設(shè)備均臥式整體安裝放置在強排配水巷，直至潛水泵浸入水中足夠深度后，滿足水泵排水要求，即可啟動潛水泵。當(dāng)排水至水位降低即將露出潛水泵表面時，關(guān)閉水泵，可以根據(jù)水位設(shè)計自動排水系統(tǒng)，即可達(dá)到將立井涌水排出的目的。當(dāng)前中天合創(chuàng)葫蘆素煤礦裝備的4臺雙吸多級離心泵。排水救災(zāi)系統(tǒng)設(shè)備配套如表1所示。

2.2 設(shè)備控制系統(tǒng)分析

應(yīng)急排水救災(zāi)系統(tǒng)地面設(shè)計強排配電硐室，高壓供電電纜及控制線纜經(jīng)主井井筒下放至井底強排硐室，應(yīng)急情況下在地面強排配電室啟動強排系統(tǒng)，控制系統(tǒng)選擇德國西門子公司生產(chǎn)的 S7-300型PLC，該控制系統(tǒng)由電源模塊、IO模塊、CPU模塊、通訊模塊組成，通過工業(yè)以太網(wǎng)來實現(xiàn)強排系統(tǒng)與地面調(diào)度中心的通訊聯(lián)系。控制系統(tǒng)通過控制閘閥通閉，軟啟動器啟停控制水泵啟停，同時全程對水位，電流，水泵運行監(jiān)控。強排泵有三種工作模式，分別為手動、半自動、全自動，手動模式下起停閥門和強排泵需獨立操作，半自動模式下起停閥門和強排泵已經(jīng)實現(xiàn)互鎖，實現(xiàn)一鍵起停，全自動模式下強排泵的起停自動控制（非特殊需要禁止使用全自動模式）。

圖1 礦用雙吸潛水泵結(jié)構(gòu)示意圖

表1 葫蘆素煤礦單套排水系統(tǒng)組成

2.3 系統(tǒng)核心技術(shù)分析

該潛水泵采用雙吸多級離心泵設(shè)計，有兩個吸水口（分別位于水泵前后兩端），被輸送液體被外殼處上下吸水口吸入上下葉輪組，上下葉輪采用背靠背裝置，很好抵消軸向力，通過上下葉輪多級升壓，匯集雙吸出水段，推開逆止閥，完成搶險排水。該設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，效率高，溫升低，噪音小，運行穩(wěn)定，同時具有安裝使用維護方便等優(yōu)點，適用于礦井透水搶險，排水復(fù)礦等應(yīng)急情況。

該系統(tǒng)在主管路安裝設(shè)計楔式閘閥（該閥可以在淹水情況下正常打開關(guān)閉，如圖2所示），可以滿足主井排水管路切換功能，可以在正常情況下，滿足清濁分離其他排水系統(tǒng)的排水需求，緊急情況下切換管路，滿足強排泵排水需求。

控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)良，功能強大，保護齊全，分為手動、半自動、全自動三種工作模式：（1）在半自動模式下，當(dāng)液位滿足設(shè)定的開機液位后，只要點擊“界面”上的“啟動”按鈕，可以完成強排泵的一鍵啟動，無需其他操作。強排泵啟動后注意觀察各閥門、軟啟動柜的工作狀態(tài)。（2）在手動模式下，必須手動點擊“開”按鈕開液壓閥，待液壓閥顯示開到位后，再點擊“界面”上的“啟動”按鈕，啟動強排泵。（3）在全自動模式下，當(dāng)液位滿足設(shè)定的開機液位后，控制系統(tǒng)會自動先打開液壓閥，待開到位后，再自動啟動強排泵（非特殊需要禁止使用全自動模式）。

圖2 強排控制系統(tǒng)示意圖

圖3 強排排水系統(tǒng)圖

3 總結(jié)

當(dāng)前該礦已完成離心式立井排水救災(zāi)裝備的建設(shè)工作，該強排系統(tǒng)的排水能力為：強排硐室布置4臺強排泵，2泵一管（如圖3所示），正常排水能力1100m3/h，揚程726m，最大排水能力2200m3/h。該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，啟動迅速，方便靈活，配置齊全，產(chǎn)品技術(shù)先進安全可靠，為煤礦水害救援工作提供了有效保障。