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矿用防爆变频瓦斯抽放泵站电控装置

2016/6/10 10:06:05

1、概述
   近年来,随着煤矿瓦斯综合利用的不断发展,煤矿“第一杀手” ——瓦斯,逐渐成了我国新能源的“生力军”,煤层的瓦斯通过水环式真空泵站抽出,再通过瓦斯压缩机压缩。可以作为汽车动力燃料,可用来发电,也可当作工业和民用燃料。特别是煤矿瓦斯发电,可用于煤矿自身电器设备,如通风设备,抽采设备等,这在一定程度上改善能源结构,实现“以利用促抽采,从抽采促安全”的煤矿良性循环发展。
   使用水环式真空泵作为通用的气体输送设备,其气体的输送过程,基本上是等温压缩过程,因而对于输送含有易爆炸成分气体、粉尘气体,水环式真空泵是其他设备所不可替代的。近几年来,水环式真空泵在煤炭工业需用数量日趋增多,规格也越来越大。其它行业对大型水环式真空泵的需求量也在不断增加。
2、水环式真空泵工作原理及结构特点
   a、工作原理
   水环式真空泵在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。在吸气阶段,水环逐渐远离轮毂,小腔的容积由小变大,当小腔与吸气口相通时,气体被吸入。在排气阶段,水环逐渐逼近轮毂,小腔由大变小,使气体被压缩,当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。随着叶轮的稳定转动,吸、排气过程连续不断地进行,因此可以连续不断地抽吸气体。
   水环式真空泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的。水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点:
   1).结构简单,制造精度要求不高,容易加工。
   2).结构紧凑,泵的转数较高,一般可与电动机直联,无须减速装置。故用小的结尺寸,可以获得大的排气量,占地面积也小。
   3).压缩气体基本上是等温的,即压缩气体过程温度变化很小。
   4).由于泵腔内没有金属磨擦表面,无须对泵内进行润滑,而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。
   5).吸气均匀,工作平稳可靠,操作简单,维修方便。
水环式真空泵也有其缺点,就是效率相对低,所以采用变频控制,既提高了效率又能为煤矿大幅节能。
   b、结构特点
   可靠性高:平圆盘式设计,以及与之相应的装配间隙和自动调节工作液流量的功能,可以轻松地处理出口压力过高、随气体吸入泵内的液体或固体颗粒杂质等情况。
   最佳效率:独有的柔性排气口设计避免了真空应用中的过压缩,能根据被抽系统中所处的不同压力而改变其弯曲程度,利用压力平衡的原理,自动调节排气面积而降低能量消耗,从而最终达到最佳运行效率。
   性能稳定:优化水力学设计,采用流线型结构,提高导流效果,避免气体在吸入、排出过程中形成旋涡,影响泵的性能。
   c、水环式真空泵在煤炭工业中的应用
   在煤矿瓦斯事故是主要灾难。我国从20世纪50年代开始进行煤层气抽放,抽放量不断增加,基本达到煤矿安全的目的,控制了瓦斯事故的发生。
3. 引进防爆变频瓦斯抽放泵站电控装置的必要性
   由于瓦斯抽放泵的选择是考虑到最不利的条件下能保证正常生产的原则,所以大部分煤矿的瓦斯抽放泵的富裕量都很大,而部分煤矿还存在着所采煤层存在燃点低、发货期短、易氧化、煤层瓦斯含量很低等特点,而现有的瓦斯抽放泵存在着过度抽放的现象,造成大量的新鲜风流涌入,造成煤层的过度氧化,使煤层很容易发生火灾,所以现有的瓦斯抽放装置有待于进行改造。
   采用防爆变频器同时结合现有矿井安全监测装置中的瓦斯检测分站相结合的方式,做到根据瓦斯含量在安全标准以内时,瓦斯抽放泵工作在能够形成真空抽放效果的最低转速下,当瓦斯浓度升高时,瓦斯抽放泵的转速相应提高,既降低了瓦斯抽放泵的电能消耗,还起到保证瓦斯含量不超标的效果,有效地解决了上述问题的出现。
4、变频改造的优势
   经过变频改造的瓦斯抽放泵站不仅降低了电能的消耗,同时也能有效的避免了由于过度抽放造成煤层的过度氧化,降低了煤层自燃的几率;在瓦斯涌出量较小的采面应该可以降低电能消耗达30%-45%左右,按照现在的功率计算其经济效益将是非常可观的。
   由于改造增加了PLC可编程控制器,使得控制更加灵活,甚至可以做到瓦斯抽放泵站的地面监测监控,可以做到地面起、停控制,有效的避免了灾害的发生。

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