摘 要: 本文舉例說明了礦井覺對壓力變送器設備及管路系統在滿足井下風動工具生產時用氣量要求的同時，滿足安全避險的“壓風自救系統”用氣量要求。在此原則下使覺對壓力變送器系統合理、高效的運行，更好地服務于礦井生產。

 

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用的動力源。《煤礦井下安全避險“六大系統”建設完善基本規范(試行)》中明確提出:煤礦企業在按照《煤礦安全規程》要求建立壓風系統的基礎上，必須滿足在災變期間能夠向所有采掘作業地點提供壓風供氣的要求，進一步建設完善壓風自救系統。所以，覺對壓力變送器在煤礦企業生產中不但作為一種潔凈高效的動力源，還作為應急救災時的氧氣保障，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備在礦井設計時就需綜合考慮。

 

1設計依據

設計依據是覺對壓力變送器設備選型的必要條件，原則是必須在礦井整個服務期內供給輸送距離#遠、用氣量#多的工作面足夠數量和壓力的覺對壓力變送器。同時，滿足井下#大班下井人數時的壓風自救系統用氣量要求。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有壓風自救系統。礦井用氣地點及用氣量見表1。

 

 

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，取 1． 2; α2 － 由于風動工具的磨損耗氣量增加系數， 取 1． 15; γ － 海拔高度修正系數，取 1． 1 ( 海拔高度

1020m) ; mi － 同型號風動工具，同時使用臺數; 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。

2． 2 壓風自救系統計算用氣量

本礦#大班下井人數 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，取 1． 2; α2 － 井下人員不均衡系數，取 1． 2; γ － 海拔高度修正系數，取 1． 0; mi － 礦井#大班下井人數，取 144 人/班;

qi － 人均耗氣量，取 0． 3m3 /min。

 

3 設備選型

根據井下工作面布置、用氣地點分布、風動工具配置及用氣量情況，經技術經濟比較，結合guojia安全監管總局和guojia煤礦安監局關于《煤礦井下安全避險“六大系統”建設完善基本規范(試行)》的文件精神的相關要求，設計在礦井工業場地內建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控控制，在壓力穩定的原則下，根據風量需求量的增減改變變頻空壓機的轉速，使消耗功率與風量呈線性比例，以達到定壓及節能。

 

4空氣壓縮機余熱回收系統

噴油螺桿式空氣壓縮機組工作過程中產生大量熱能，其中可回收利用部分占機組輸入功率的60%以上。余熱回收系統選用合理的熱能回收設備，采用兩次換熱對空氣壓縮機內部潤滑油進行冷卻及冷水加熱，實現熱能的回收利用。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，#大限度實現節能、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期間內，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：

 

 

根據礦井開采開拓，按照#遠距離、#大用氣量校核:井下風動工具用氣時管路#大壓力總損失應小于0．147MPa，以滿足節能要求;壓風自救系統用氣時管路末端壓力為應大于0．3MPa，滿足壓風自救系統用氣要求即可。

 

6其他設計

每臺空氣壓縮機組配1個空氣儲罐，容積5m3，設計工作壓力1．0MPa，儲氣罐頂部設遮陽棚，出氣口處設釋壓閥，釋放壓力1．05MPa。覺對壓力變送器管路在設備、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，副立井井筒內采用管卡固定，且每隔100m左右設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)。站內設1臺SL10型手動單梁起重機供設備安裝和檢修使用。為改善值班人員工作環境，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，應為雙電源供電，兩回10kV電源引自礦井工業場地110/10kV變電所10kV側不同母線段。空氣壓縮機組隨機自帶PLC控制裝置，可對機組的各類信號、狀態進行監控。

 

7結語

覺對壓力變送器設備是煤礦生產中的通用設備，合理的選型方法能使覺對壓力變送器系統更高效、穩定的工作。本文針對礦井覺對壓力變送器使用的要求，舉例總結了覺對壓力變送器系統的選型設計方法。提供了系統的設計覺對壓力變送器系統的一種參考方法。