礦用隔爆型雙吸多級離心泵應用及自動化系統的設計

袁長勇

（中天合創葫蘆素煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

1 工程概述

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

2 離心式立井排水救災系統的設計

2.1 系統的結構和工作原理

離心式立井排水救災系統結構示意圖如圖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。該系統用于強排硐室配水巷排水，地面設計強排配電室，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。當排水至水位降低即將露出潛水泵表面時，關閉水泵，可以根據水位設計自動排水系統，即可達到將立井涌水排出的目的。當前中天合創葫蘆素煤礦裝備的4臺雙吸多級離心泵。排水救災系統設備配套如表1所示。

2.2 設備控制系統分析

應急排水救災系統地面設計強排配電硐室，高壓供電電纜及控制線纜經主井井筒下放至井底強排硐室，應急情況下在地面強排配電室啟動強排系統，控制系統選擇德國西門子公司生產的 S7-300型PLC，該控制系統由電源模塊、IO模塊、CPU模塊、通訊模塊組成，通過工業以太網來實現強排系統與地面調度中心的通訊聯系?？刂葡到y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實現互鎖，實現一鍵起停，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 礦用雙吸潛水泵結構示意圖

表1 葫蘆素煤礦單套排水系統組成

2.3 系統核心技術分析

該潛水泵采用雙吸多級離心泵設計，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。該設計結構緊湊，體積小，重量輕，效率高，溫升低，噪音小，運行穩定，同時具有安裝使用維護方便等優點，適用于礦井透水搶險，排水復礦等應急情況。

該系統在主管路安裝設計楔式閘閥（該閥可以在淹水情況下正常打開關閉，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。

控制系統設計優良，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，當液位滿足設定的開機液位后，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。（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，當液位滿足設定的開機液位后，控制系統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 強排控制系統示意圖

圖3 強排排水系統圖

3 總結

當前該礦已完成離心式立井排水救災裝備的建設工作，該強排系統的排水能力為：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。該設備結構緊湊，啟動迅速，方便靈活，配置齊全，產品技術先進安全可靠，為煤礦水害救援工作提供了有效保障。