礦用排水泵空轉(zhuǎn)自動檢測及斷電保護裝置

　　導(dǎo)語：本成果提供了在無人值守的情況下水泵空轉(zhuǎn)檢測和自動停電功能，在排水泵啟動運行的情況下打開該裝置可實現(xiàn)控制開關(guān)的自動停電，防止水排干后水泵長時間空轉(zhuǎn)、干燒造成損壞。該裝置可安裝在礦井偏遠地點或需要無人值守的排水地點。

　　一

　　項目背景

　　礦用排水泵是煤礦井下的主要排水設(shè)備，不僅使用數(shù)量多而且使用頻繁，運行過程中如果排水泵長時間空轉(zhuǎn)會造成損壞，甚至引發(fā)事故。

　　實際生產(chǎn)中排水泵被啟動后無專人看守或人員瀆職離開時，若積水被排光后能實現(xiàn)自動停泵操作，就會避免水泵損壞事故的發(fā)生。

　　目前市場上銷售的相關(guān)自動控制裝置實現(xiàn)了排水泵的自動啟停功能，但大多為地面環(huán)境使用開發(fā)的產(chǎn)品，不具備防爆功能;另外上述自動控制裝置內(nèi)電子元件使用環(huán)境要求嚴苛，不適用于煤礦井下潮濕、多塵的工作環(huán)境。

　　為解決上述問題、實現(xiàn)排水泵空轉(zhuǎn)斷電保護功能，在水泵的排水管路中增設(shè)壓力開關(guān)、單向閥、截止閥等原件，并對排水泵控制開關(guān)的控制回路進行改造，利用壓力開關(guān)檢測管路中的排水情況并將信號傳遞給開關(guān)的控制回路實現(xiàn)空轉(zhuǎn)斷電功能。

　　二

　　研究內(nèi)容

　　1.技術(shù)方案

　　該自動檢測、斷電裝置包括用于控制水泵啟停的控制開關(guān)，用于安裝在排水管路中檢測水流、水壓的壓力開關(guān)，安裝在排水管路中防止余水倒流的單向閥，安裝在壓力開關(guān)前方進行啟閉操作的截止閥等。

　　2.工作原理

　　排水管路中安設(shè)的單向閥能防止水泵空轉(zhuǎn)時管路中余水倒流造成壓力開關(guān)誤動作，在單向閥和水泵泵體之間的管路上設(shè)置一分支管路安裝截止閥和壓力開關(guān)，打開截止閥后壓力開關(guān)檢測排水泵的運行情況;壓力開關(guān)的動合觸點和水泵控制開關(guān)中的控制電路連接。

　　當無人值守工況下水泵運行時，壓力開關(guān)檢測到管路中無水、水泵空轉(zhuǎn)時將信號傳遞給排水泵開關(guān)控制回路，控制回路繼電器動作切斷排水泵的主電源，從而實現(xiàn)排水泵的斷電保護功能。

　　圖1 排水泵空轉(zhuǎn)自動檢測及斷電保護裝置工作示意圖

　　圖2 排水泵控制開關(guān)控制回路改造示意圖

　　圖2中紅色部分為電氣線路改造時增設(shè)的原件和線路。QF為隔離開關(guān)，KM1為水泵控制回路接觸器，KM2為壓力開關(guān)檢測、保護回路接觸器，SF1為水泵控制開關(guān)控制回路啟動按鈕，SF2為水泵控制開關(guān)控制回路停止按鈕，SP為壓力開關(guān)動合觸點，HR1、HR2為指示燈。

　　3.具體實施方式

　　為了進一步說明本保護設(shè)計的技術(shù)細節(jié)，現(xiàn)結(jié)合圖1、圖2進行說明：

　　(1)在排水泵排水管路中設(shè)置單向閥2，在單向閥2和排水泵體1之間設(shè)置檢測、保護分支管路，檢測、保護管路上安裝截止閥3和KHY0.1型礦用本安型壓力開關(guān)4。

　　(2)對排水泵的控制開關(guān)控制回路進行改造：在控制開關(guān)電控腔中增設(shè)1件JHK-36-2本安型控制繼電器KM2和電源指示燈HR2，壓力開關(guān)通過控制開關(guān)的遠控電纜線路、接線柱和控制開關(guān)連接。

　　其中在啟動按鈕SF1處并聯(lián)增設(shè)壓力開關(guān)檢測、保護回路，該保護回路中串聯(lián)連接繼電器KM2和指示燈HR2，回路兩端分別和壓力開關(guān)兩個動合觸點和啟動按鈕SF1的兩個常開觸點連接;將繼電器KM2的兩個常閉觸點連接到啟動按鈕SF1的自?；芈分?，和控制回路接觸器KM1和指示燈HR1串聯(lián)后形成聯(lián)動自?；芈贰?/p>

　　(3)該保護裝置采用北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的KHY0.1型礦用本安型壓力開關(guān)，測量范圍為0--0.1MPa，當壓力范圍在0.05--0.1MPa時輸出信號為導(dǎo)通狀態(tài)，電源采用0-36V的本安電源。壓力開關(guān)檢測、保護回路中采用JHK-36-2本安型控制繼電器，額定電壓為36V/AC。

　　4.工作模式

　　(1)初始模式:待機狀態(tài)下控制開關(guān)的控制回路狀況如圖2所示。

　　(2)人工啟、停作業(yè)模式:關(guān)閉截止閥3，水泵運行進入人工啟、停作業(yè)模式。

　　由圖3可知，按下啟動按鈕SF1后水泵啟動運行，同時線圈KM1帶電后自?；芈稫M1接通，指示燈HR1亮，松開啟動按鈕SF1后自?；芈吠娎^續(xù)維持水泵運行。

　　按下停止按鈕SF2后水泵停止運行。

　　圖3 人工啟、停作業(yè)模式控制電路圖

　　(3)無人工況下運行模式(檢測、保護模式)

　　水泵1在人工啟動運行后，人員離開前打開截止閥3，此時水泵運行進入自動檢測、保護模式。

　　打開截止閥3，水泵排水進入壓力開關(guān)4后其動合觸點接通，線圈KM1和KM2同時帶電，指示燈HR2亮，此時自?；芈窋嚅_，壓力開關(guān)所在的檢測、保護回路代替自保回路通電運行維持水泵繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

　　當積水被排空水泵空轉(zhuǎn)時，單向閥2阻止了排水管路中的余水回流，壓力開關(guān)4檢測到管路中沒有壓力水流后觸點斷開，線圈KM1和KM2同時失電，水泵主電源斷開停止運行，同時控制回路恢復(fù)到初始狀態(tài)。

　　遇到特殊情況時，按下按鈕SF2也可實現(xiàn)人工緊急停泵操作。

　　圖4 無人工況下運行模式控制電路圖

　　三

　　應(yīng)用效果

　　該礦用排水泵空轉(zhuǎn)自動檢測及斷電保護裝置改造費用低，便于安裝、使用，運行效果可靠、穩(wěn)定，達到了預(yù)期的效果。

　　原先該礦每年損壞近40臺，按5000元/臺計算，每年造成的直接經(jīng)濟損失近20萬元。分析原因，大多數(shù)排水泵是人員停機不及時長時間空轉(zhuǎn)、干燒引起的損壞。

　　在礦井排水泵加裝了自動停機保護裝置后，由原先的每班4人專職排水減少為1人兼職巡視排水作業(yè)，杜絕了因空轉(zhuǎn)、干燒原因引起的損壞。經(jīng)統(tǒng)計和核算，年可節(jié)約費用約46萬元。