電子自動(dòng)控制型快速氣水分離測壓裝置的研究與設(shè)計(jì)

劉臣剛

（淮南礦業(yè)集團(tuán) 朱集礦井建設(shè)項(xiàng)目部，安徽 淮南 232000）

0 引言

礦井地煤質(zhì)構(gòu)造帶和頂?shù)装搴邏核簩託怏w瓦斯壓力[1,4]的大小直接關(guān)系著瓦斯涌出和煤與瓦斯突出的能力。準(zhǔn)確測定瓦斯壓力對礦井合理地制定瓦斯防治措施、預(yù)測煤與瓦斯突出[5-7]危險(xiǎn)性具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的測壓裝置測得的是混合氣的壓力，并非純潔的瓦斯的壓力，主要原因是沒能將混合氣中的瓦斯與水蒸氣分離。本文論述了一種電子自動(dòng)控制[2-3]型快速氣水分離測壓裝置，在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣閥、氣水分離裝置、水溶器、本安電動(dòng)閥、出水口、傳感頭、單向?qū)ㄑb置、容器罐、數(shù)字壓力表、主控制器、監(jiān)控分站和存儲裝置。裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖如圖1所示。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖

2 工作原理分析

本安型氣水分離快速測壓裝置主要由煤層氣體水自動(dòng)分離器和自動(dòng)控制排水器兩部分組成，工作原理如下。

2.1 氣水自動(dòng)旋風(fēng)分離器

QL系列煤層氣氣水分離器是由外殼、濾芯（絲網(wǎng)）、排水器等組成。當(dāng)含有一定塵埃和水分的煤層氣霧沫進(jìn)入分離器后，在霧沫慣性的基礎(chǔ)上，科學(xué)利用了霧沫與絲網(wǎng)細(xì)絲相互碰撞的原理，細(xì)絲表面上的霧沫在擴(kuò)散和重力基礎(chǔ)上，使霧沫逐漸形成較大的液滴，直到液滴重力越過氣體的上升與液體表面張力的合力時(shí)，液體就從細(xì)絲上分離下來，使除水率達(dá)到95%以上。當(dāng)混合氣水進(jìn)入分離管后，混合氣體被分離為水，水溜入水溶器中，然后由自動(dòng)放水裝置給排放井下巷道內(nèi)；煤層氣體通過單向?qū)ㄑb置存儲在氣體溶器內(nèi)，有安裝數(shù)字壓力表測得瓦斯氣體壓力，并將數(shù)值傳送監(jiān)控分站，有地面中心站計(jì)算機(jī)存儲起來。氣水自動(dòng)旋風(fēng)分離器如圖2所示，氣水自動(dòng)分離器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 氣水自動(dòng)旋風(fēng)分離器

圖3 氣水自動(dòng)分離器

2.2 自動(dòng)排水器

當(dāng)水溶內(nèi)的水達(dá)到一定高的位置時(shí)，安裝在水溶器內(nèi)的水位傳感器就會動(dòng)作，將此動(dòng)作信號送給本裝置主控系統(tǒng)，主控制器發(fā)出控制信號，讓本安電動(dòng)閥自動(dòng)得電，電動(dòng)閥門打開閥門進(jìn)行延時(shí)放水，將放到設(shè)定位置電動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉，循環(huán)往復(fù)實(shí)現(xiàn)放水功能。系統(tǒng)原理框圖如圖4所示。

3 應(yīng)用場合說明

本安型氣水分離快速測壓裝置可以準(zhǔn)確測量煤層中瓦斯氣體的壓力，應(yīng)用在煤礦地質(zhì)構(gòu)造帶和頂?shù)装搴邏核咚箽怏w的測量中。

圖4 系統(tǒng)原理框圖

4 井下實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2010年7月11日，筆者將該裝置安裝西翼膠帶機(jī)上山揭11煤地點(diǎn)，對該處的2號測壓孔進(jìn)行瓦斯壓力的測量。

本安型氣水分離快速測壓裝置由QL系列煤層氣氣水分離器和自動(dòng)排水器兩部分組成。

2010年7月到2010年8月，筆者在西翼膠帶機(jī)上山揭11煤地點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，通過兩塊壓力表測量煤層的瓦斯壓力。一塊壓力表使用該裝置進(jìn)行瓦斯壓力測量，測量的是瓦斯氣體的壓力，另一塊壓力表作為對比，未使用瓦斯氣水自動(dòng)分離和自動(dòng)排水裝置，測量的為氣水混合后的壓力，兩塊壓力表測量的數(shù)據(jù)如表1所示，井下實(shí)驗(yàn)圖如圖5所示。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖5 井下實(shí)驗(yàn)圖

5 結(jié)語

本裝置已經(jīng)在礦區(qū)成功應(yīng)用。近一段時(shí)間的應(yīng)用表明該裝置能夠安全、穩(wěn)定的測出瓦斯氣體壓力，并可以將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫，可以自動(dòng)生成報(bào)表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。極大地促進(jìn)了煤礦的安全生產(chǎn)，提高了煤礦系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。

［1］楊曉亮，古興龍.煤層瓦斯壓力測定封孔新工藝[J].中州煤炭，2009(03).

［2］任萍，王創(chuàng)新.基于 PLC的污水處理模糊控制系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006(22).

［3］李再學(xué).采用PLC改造進(jìn)口注射硫化機(jī)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2002(07).

［4］許江.煤層中瓦斯壓力的理論計(jì)算方法[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000(S1).

［5］樂偉軍，張銀橋，徐偉勇.綠色火化爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)爐，2000(01).

［6］程五一.時(shí)間序列技術(shù)在預(yù)測瓦斯壓力中的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，1994(02).

［7］于不凡.煤層瓦斯壓力的分布規(guī)律及測量方法[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，1984(03).