比例控制閥在下向孔抽采自動排水上的應用——新型下向孔自動排水在線監測裝置

新莊孜礦信息中心 黃 彬

一、下向孔抽采存在問題提出

瓦斯抽采系統中下向孔容易受到含水煤巖層裂隙水的存積，造成下向孔內積水，從而影響了抽采鉆孔內瓦斯解析，降低了抽采效率。為提高抽采效率，必須對孔內積水定時排出。

目前我局抽采下向孔多采用人工使用高壓風排出孔內積水的形式，或者是用監控中心站定時軟件控制壓風排出的方法。人工方法耗時費工且不方便；監測中心站定時軟件發出命令控制的形式，對控制裝置及關聯設備是否正常、壓風有無、沖孔是否成功沒有進行監測，不能真實反映壓風排出裝置的工作狀態。

二、新型下向孔自動排水在線監測裝置實現的功能

針對以上問題，我們設計了一款能自行定時打開壓風沖孔排出積水的裝置，且該裝置能監測壓風排水的真實狀態，并轉換成電信號傳輸給監控中心站，由中心站記錄一次沖孔成功。

該裝置能自動工作，無需監控中心站定時軟件支持，可以接入任何監控系統。監控中心站只需定義為開關量（開關量-5mA～0～+5mA，0～1mA～5mA），系統即能記錄壓風排水裝置的工作狀態及每天的排水次數。沖孔時間間隔由操作工根據現場孔內積水情況任意設置。且該裝置可以現場手動操作，按下比例控制閥的紅色按鈕（或定時器板上的復位按鈕）即可進行沖孔排水。中心站對設備自動放水和手動放水均能進行記錄。

圖1 新型下向孔自動排水在線監測裝置原理框圖

圖2 新型下向孔自動排水在線監測裝置安裝示意圖

三、新型下向孔自動排水在線監測裝置工作原理

新型下向孔自動排水在線監測裝置（如圖1、2所示）使用分站電源箱KDW6B提供的本質安全型21V直流電源，定時控制板輸出受控21V給防爆電磁閥控制比例球閥來開啟或關斷壓風執行沖孔排水工作，在壓力輸出端安裝一只氣體壓力傳感器，檢測壓風排出裝置的工作執行狀態，定時控制器把氣體壓力傳感器輸出的觸點信號（閉合或斷開）轉換成與壓風排出裝置真實工作狀態相對應的電流信號傳送給監控分站，監控分站將信息傳送給監控中心站。由中心站記錄壓風排出裝置每天的工作次數及關聯設備的工作狀態。

定時控制器由三正公司生產的放水器板改制而成，在放水器板上增加了1只低功耗12V繼電器，1只1N4007二極管，1只C1815三極管和1個3.9mΩ電阻。

改制方法：

1）將1N4007二極管串接到放水器板上的紅黑壓線柱上，線路連接如圖3所示：

圖3 定時器改造連接圖

壓風排出裝置的時間設置：通過定時控制板上的撥碼開關來實現對時間的設置。

“1～7”設定停止時間，沖孔時間為90S，“1”:5分鐘，“2”:10分鐘，“3”:20分鐘，“4”:40分鐘，“5”:1小時20分鐘，“6”:2小時40分鐘，“7”:5小時20分鐘。例如設置1小時沖孔1次，將“3”“4”推上去即可，設置2小時沖孔1次，將“4”“5”推上去即可。“8”表示沖孔與停止相互切換，推上去表示沖孔時間未1分鐘30秒。如重新設置沖孔時間間隔，必須按復位按鈕才可立即按重新設置的時間工作。

2）將±5mA(1～5mA)電流輸出兩個控制端與cpu斷開，原擇碼：“1、0”表示+5mA，“0、1”表示-5mA，線路連接如圖4。

當壓力檢測開關斷開時，控1為1，控2為0，表示-5mA，無壓風，檢測開關閉合時：控1為0，控2為1，表示+5mA，有壓風。±5mA與1～5mA之間的轉換通過放水器板上的跳線即可。

定時器原理圖與三正放水器板原理圖相同。

四、裝置使用條件

壓風排出裝置的工作電流在160mA左右，使用1*4*7/0.52的監測用電纜，為保證壓風排出裝置正常可靠工作，必須保證電磁閥工作時兩端的電壓不得低于18V，監測分站電源箱與壓風排出裝置最大距離不得超過750米。

五、使用范例

我礦在54108高抽巷3#鉆窩等兩處進行了試驗，此處舉例54108高抽巷3#鉆窩。此處我們根據鉆孔積水量設置每1小時40分鐘防水一次，每次放水90S。系統如實的記錄下了放水器動作曲線，如圖五所示。

圖五 54108高抽巷3#鉆窩防水開停曲線

六、常見故障及處理辦法

如中心站顯示斷線，則表示分站與壓風排出裝置之間的電纜斷線或21V電源板損壞無21V輸出，需檢查通訊電纜或者更換21V電源板。常關不開，表示定時控制單元故障，電磁閥卡死，無高壓風；常開不關，表示防爆電磁閥卡死，不能復位，壓風關不上。常開或常關需要檢查電磁閥是否完好。