壓力變送器
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淺談煤礦絕對壓力變送器設(shè)備選型及其設(shè)計應(yīng)用

作時間:2019-09-12  來源:  作者:
   
摘 要: 本文舉例說明了礦井覺對壓力變送器設(shè)備及管路系統(tǒng)在滿足井下風動工具生產(chǎn)時用氣量要求的同時,滿足安全避險的“壓風自救系統(tǒng)”用氣量要求。在此原則下使覺對壓力變送器系統(tǒng)合理、高效的運行,更好地服務(wù)于礦井生產(chǎn)。
 
由于輸送方便、對人體無害、沒有起火危險、空氣資源豐富、廉價,因而覺對壓力變送器在煤礦是一種被廣泛應(yīng)用的動力源!睹旱V井下安全避險“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本規(guī)范(試行)》中明確提出:煤礦企業(yè)在按照《煤礦安全規(guī)程》要求建立壓風系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,必須滿足在災(zāi)變期間能夠向所有采掘作業(yè)地點提供壓風供氣的要求,進一步建設(shè)完善壓風自救系統(tǒng)。所以,覺對壓力變送器在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中不但作為一種潔凈高效的動力源,還作為應(yīng)急救災(zāi)時的氧氣保障,具有舉足輕重的作用。因此,作為空氣供給源的覺對壓力變送器設(shè)備在礦井設(shè)計時就需綜合考慮。
 
1設(shè)計依據(jù)
設(shè)計依據(jù)是覺對壓力變送器設(shè)備選型的必要條件,原則是必須在礦井整個服務(wù)期內(nèi)供給輸送距離#遠、用氣量#多的工作面足夠數(shù)量和壓力的覺對壓力變送器。同時,滿足井下#大班下井人數(shù)時的壓風自救系統(tǒng)用氣量要求。某礦井下共配備4個順槽綜掘工作面,另配1套普掘設(shè)備,綜掘工作面配置風動工具有混凝土噴射機和單體錨桿鉆機,普掘設(shè)備配置風動工具有混凝土噴射機、風鎬、氣腿式鑿巖機、單體錨桿鉆機,井下各避難硐室、避難所、主要巷道及采掘工作面均設(shè)有壓風自救系統(tǒng)。礦井用氣地點及用氣量見表1。
 
20190912095547.jpg
 
2 用氣量計算
2. 1 井下風動工具用氣量計算
井下 4 個順槽綜掘工作面,按 4 臺混凝土噴
射機同時使用,1 套普掘設(shè)備按 4 臺風鎬、2 臺單
體錨桿機同時使用考慮,計算用氣量為: Q1 = α1α2γ Σ mi qi Ki
= 1. 2 × 1. 15 × 1. 0 × ( 4 × 8 + 4 × 1. 2 ×
0. 96 + 2 × 3 × 0. 99)
= 58. 72m3 /min
式中: α1 - 沿管道全長的漏風系數(shù),取 1. 2; α2 - 由于風動工具的磨損耗氣量增加系數(shù), 取 1. 15; γ - 海拔高度修正系數(shù),取 1. 1 ( 海拔高度
1020m) ; mi - 同型號風動工具,同時使用臺數(shù); qi - 每臺風動工具的耗氣量; Ki - 同型號風動工具,同時使用系數(shù)。
2. 2 壓風自救系統(tǒng)計算用氣量
本礦#大班下井人數(shù) 144 人/班,按人均耗氣
量 0. 3m3 /min,壓力 0. 3MPa 計算井下壓風自救系
統(tǒng)用氣量為: Q2 = α1α2γ Σ mi qi
= 1. 2 × 1. 2 × 1. 0 × 144 × 0. 3
= 62. 21m3 /min
式中: α1 - 沿管道全長的漏風系數(shù),取 1. 2; α2 - 井下人員不均衡系數(shù),取 1. 2; γ - 海拔高度修正系數(shù),取 1. 0; mi - 礦井#大班下井人數(shù),取 144 人/班;
qi - 人均耗氣量,取 0. 3m3 /min。
 
3 設(shè)備選型
根據(jù)井下工作面布置、用氣地點分布、風動工具配置及用氣量情況,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較,結(jié)合guojia安全監(jiān)管總局和guojia煤礦安監(jiān)局關(guān)于《煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本規(guī)范(試行)》的文件精神的相關(guān)要求,設(shè)計在礦井工業(yè)場地內(nèi)建1座覺對壓力變送器站,集中向井下風動工具和壓風自救系統(tǒng)供氣。覺對壓力變送器站按4臺螺桿式空氣壓縮機布置,初期安裝3臺(含2臺工頻機組和1臺變頻機組),預(yù)留1臺工頻機組安裝位置。其中2臺工作、1臺備用。工頻空壓機功率250kW,電壓10kV,排氣量41.7m3/min,排氣壓力0.85MPa。變頻空壓機功率250kW,電壓380V,排氣量16.4m3/min~41.7m3/min,排氣壓力0.85MPa。空壓機冷卻方式為風冷式,冷卻風扇功率11kW,電壓380V。
工頻機組和變頻機組采用聯(lián)控控制,在壓力穩(wěn)定的原則下,根據(jù)風量需求量的增減改變變頻空壓機的轉(zhuǎn)速,使消耗功率與風量呈線性比例,以達到定壓及節(jié)能。
 
4空氣壓縮機余熱回收系統(tǒng)
噴油螺桿式空氣壓縮機組工作過程中產(chǎn)生大量熱能,其中可回收利用部分占機組輸入功率的60%以上。余熱回收系統(tǒng)選用合理的熱能回收設(shè)備,采用兩次換熱對空氣壓縮機內(nèi)部潤滑油進行冷卻及冷水加熱,實現(xiàn)熱能的回收利用。單臺容量為250kW的空氣壓縮機組每小時可回收熱量約540MJ,年回收熱量2.67×106MJ(按照2臺機組每天工作7.5h,年工作330d計算),折合標準煤136.8tce。
空壓機余熱回收系統(tǒng)可有效降低機組的實際運行溫度(8℃~10℃),提高機組排氣量,并可制備60℃以上熱水,減少鍋爐燃煤消耗量,降低CO2排放量,#大限度實現(xiàn)節(jié)能、減排。
 
5覺對壓力變送器管路
覺對壓力變送器管路選擇時,使其匹配在礦井整個服務(wù)期間內(nèi),供給輸送距離#遠、用氣量#多的工作面時,壓力和流量均能滿足要求。覺對壓力變送器管路阻力損失校核如下:
 
20190912095608.jpg
 
根據(jù)礦井開采開拓,按照#遠距離、#大用氣量校核:井下風動工具用氣時管路#大壓力總損失應(yīng)小于0.147MPa,以滿足節(jié)能要求;壓風自救系統(tǒng)用氣時管路末端壓力為應(yīng)大于0.3MPa,滿足壓風自救系統(tǒng)用氣要求即可。
 
6其他設(shè)計
每臺空氣壓縮機組配1個空氣儲罐,容積5m3,設(shè)計工作壓力1.0MPa,儲氣罐頂部設(shè)遮陽棚,出氣口處設(shè)釋壓閥,釋放壓力1.05MPa。覺對壓力變送器管路在設(shè)備、閥門連接處及副立井井筒中采用法蘭連接,在地面采用套管焊接,在井下巷道采用柔性管接頭連接。
覺對壓力變送器管路地面部分采用埋地敷設(shè),副立井井筒內(nèi)采用管卡固定,且每隔100m左右設(shè)1組直管座固定裝置防止管路下滑,井下管路采用金屬托架或鋼絲繩吊掛。管路的出口端、分支處及末端裝設(shè)閘閥及壓力表。所有管路均做防腐處理。
覺對壓力變送器站面積28(長)×10(寬)×8.0(高)。站內(nèi)設(shè)1臺SL10型手動單梁起重機供設(shè)備安裝和檢修使用。為改善值班人員工作環(huán)境,每臺空氣壓縮機組安裝排風散熱風筒。
覺對壓力變送器站為二級負荷,應(yīng)為雙電源供電,兩回10kV電源引自礦井工業(yè)場地110/10kV變電所10kV側(cè)不同母線段?諝鈮嚎s機組隨機自帶PLC控制裝置,可對機組的各類信號、狀態(tài)進行監(jiān)控。
 
7結(jié)語
覺對壓力變送器設(shè)備是煤礦生產(chǎn)中的通用設(shè)備,合理的選型方法能使覺對壓力變送器系統(tǒng)更高效、穩(wěn)定的工作。本文針對礦井覺對壓力變送器使用的要求,舉例總結(jié)了覺對壓力變送器系統(tǒng)的選型設(shè)計方法。提供了系統(tǒng)的設(shè)計覺對壓力變送器系統(tǒng)的一種參考方法。
注明,三暢儀表文章均為原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請標明本文地址

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