懸磁控制在煤礦風動水泵控制中的應用

白 娟，姜 華，姜廣利

（山東兗州煤業(yè)公司，a.綜機管理中心；b.鮑店煤礦綜安工區(qū)；c.鮑店煤礦綜采辦，山東 兗州273500）

本裝置的目的，是針對現(xiàn)有技術中風動水泵空吸的問題，提供了一種感應水位高低、實現(xiàn)自動控制、提高效率與改善工作強度的風動水泵的懸磁控制裝置，本文就改善這種狀況而研制的風動水泵的自動磁力控制裝置的研究，進行了闡述探討。

1 懸磁控制裝置簡介

長期以來，電動水泵和風動水泵都需要專人看護巡視，無法實現(xiàn)自動控制?？搭櫜簧?，還容易造成水泵吸空。水泵吸空后，葉輪空轉，短時間內就會造成水泵損壞，嚴重的還會產生火星，在井下及封閉環(huán)境作業(yè)時，容易引燃危險氣體。

如每臺泵都需安排1個人看守的話，3個班次就要安排3個人，20臺泵就需要60人，每人每月工資3 000元，就要付出18萬元，泵還容易損壞。

當前，安全生產形勢依然相當嚴峻。在當代這么一個高速度、高能量運行的系統(tǒng)中，一個小小的失誤或缺陷，往往會帶來慘重的災難；企業(yè)必須堅持“安全第一，預防為主”的方針。國內外大量事實證明，安全投入的產出比、預防性效果與事后整改效果比重，“預防為主”也是最有經濟效益的?？萍嫉倪M步，從根本上為搞好安全生產創(chuàng)造了有利的條件。

在此，我們運用先進可靠的磁力控制技術，針對現(xiàn)有技術中泵空吸這種難以解決的問題，提供了一種可以感應水位高低、實現(xiàn)自動控制、提高效率、改善工作強度的風動水泵的懸磁控制裝置。

懸磁控制裝置是一種新型磁力自動控制裝置，懸磁控制主要應用于風動水泵，主要組成部分如圖1所示。

圖1 安裝有懸磁控制裝置的風動水泵

本自動控制的風動水泵工作原理如下：

圖1所示的安裝有懸磁控制的風動水泵，包括：泵4，泵連接設置有進風口1、連接板3，泵底部還設置有吸水口6、排水口5，泵還通過連接管8連接設置有自動控制閥體2，閥體連接設置有限位浮球7。

這樣設置，自動控制的風動水泵，可以通過設置在閥體2下部不銹鋼材質的限位浮球7感應水位，水位高時，浮球上移；水位下降時，浮球下移，再通過閥體2來控制泵的啟閉，通過開啟或關閉泵4，啟動或完成抽水。

工業(yè)性試驗時，通過連接工業(yè)風管，大約有5 MPa的壓力，水位從10 cm開始注水，注到25～30 cm時，浮球打開風道活塞，打開風道，風從風道來到風動渦輪式水泵，啟動水泵開始排水，10 s后水位達到初始水位10 cm，浮球下滑，活塞復位，關閉風道，排水結束。這是幾經曲折、多次失敗，總結多次試驗失敗的經驗教訓后，經過多次改造才達到的滿意效果。

閥桿1和閥芯含有強磁，且極性相同，為排斥狀態(tài)，并不接觸，懸于閥體內部，這就是起名為懸磁的原因。在設計之初，也曾想用浮子來控制活塞的同時控制閥門，經查詢這種設想在上世紀90年代就有人想到，并設計完成專利申請，但該設想有其不可彌補的缺陷，內部磨損較為嚴重，并且易受風道中風的影響，開啟或者關閉時不能嚴密關閉，造成風力損失，并伴隨著風的響聲產生噪音，給人造成一種裝置有缺陷的印象。

使用懸磁控制的風動水泵，在整個運行過程，都是利用磁力的變化來實現(xiàn)的，因此具有如下的優(yōu)點：

（1）無需操作控制。利用水泵啟停前后的水位差，作為控制力，具有隨水位的高低自動啟閉的功能，完全消除人為、設備等引起的誤操作。

（2）操作簡單，試用工況范圍廣。在惡劣的井下環(huán)境中，可以完全自動工作，不受環(huán)境變化影響，適用于各種酸、堿度高而人難以長期監(jiān)控的地方。

（3）基本無需維修。由于其結構簡單，用磁力來控制閥門的開閉，維護工作量大大減少。

（4）阻力損失小。采用重量輕耐磨蝕材料，經過高精度加工，配合緊密，無用功損失最大限度減少。

2 幾個問題的解決和特點說明

（1）裝置壽命長。而風動渦輪式只作旋轉運動，并且只與壓縮空氣發(fā)生摩擦，為防止空轉造成限速的摩擦輪摩擦發(fā)熱，溫度升高而損壞部件，特又配備上懸磁控制閥件。各部件結構緊湊，配合科學緊密，經久耐用，不易損壞。

（2）與現(xiàn)有技術相比，本已申請實用新型專利的懸磁控制裝置具有明顯的優(yōu)點，懸磁控制風動水泵，能大幅度提高效率，節(jié)約人力物力，從而有利于提高使用方的經濟效益和企業(yè)形象。

（3）浮球控制裝置與風道完全隔離，不受風的影響，完全靠磁力來完成控制過程。因為兩點之間如果有所聯(lián)通的話，不管密封如何，使用一段時間后，自然而然會產生漏風現(xiàn)象?？刂蒲b置與風道隔絕后，杜絕了這種因素的產生，該設想十分新穎，在之前的控制裝置中還未有人使用，而且工業(yè)性試驗的效果也令人十分滿意。

3 結束語

本裝置是一種感應水位高低、對風動水泵實現(xiàn)自動控制的裝置，可以提高效率，改善工作強度，通過高新技術手段，實現(xiàn)控制了自動化。使用了懸磁控制的風動水泵，可以適用于礦山開拓、豎井井筒施工、地下峒室工程的排水施工，對礦山工作尤為適應。

此外，凡備有空壓機的各種現(xiàn)場施工排水、坑道排放清水、濁水、泥砂、泥漿、煤渣水和各種礦渣水，均能廣泛運用，對風動水泵不僅起到控制作用，而且還保護了風動水泵，延長其使用壽命。該設想新穎，節(jié)約了設備投入，還節(jié)省了人工，節(jié)約了成本投入，使用前景十分看好。該裝置已申請國家實用新型專利，申請?zhí)枮?01120363779.5。

[1]李河宗，馬希青，黃素霞.礦用風動水泵的虛擬優(yōu)化設計[J].煤礦機械，2005，（12）：26-27.

[2]朱保林，張淑佳，林 鋒，胡清波.離心泵葉輪設計方法現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].水泵技術，2005，（2）：37-38

[3]李國棟.當代磁學[M].合肥：中國科學技術大學出版社，1999.