電子自動控制型快速氣水分離測壓裝置的研究與設(shè)計

劉臣剛

（淮南礦業(yè)集團(tuán) 朱集礦井建設(shè)項目部，安徽 淮南 232000）

0 引言

礦井地煤質(zhì)構(gòu)造帶和頂?shù)装搴邏核簩託怏w瓦斯壓力[1,4]的大小直接關(guān)系著瓦斯涌出和煤與瓦斯突出的能力。準(zhǔn)確測定瓦斯壓力對礦井合理地制定瓦斯防治措施、預(yù)測煤與瓦斯突出[5-7]危險性具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的測壓裝置測得的是混合氣的壓力，并非純潔的瓦斯的壓力，主要原因是沒能將混合氣中的瓦斯與水蒸氣分離。本文論述了一種電子自動控制[2-3]型快速氣水分離測壓裝置，在實際應(yīng)用中取得了很好的效果。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣閥、氣水分離裝置、水溶器、本安電動閥、出水口、傳感頭、單向?qū)ㄑb置、容器罐、數(shù)字壓力表、主控制器、監(jiān)控分站和存儲裝置。裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖如圖1所示。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖

2 工作原理分析

本安型氣水分離快速測壓裝置主要由煤層氣體水自動分離器和自動控制排水器兩部分組成，工作原理如下。

2.1 氣水自動旋風(fēng)分離器

QL系列煤層氣氣水分離器是由外殼、濾芯（絲網(wǎng)）、排水器等組成。當(dāng)含有一定塵埃和水分的煤層氣霧沫進(jìn)入分離器后，在霧沫慣性的基礎(chǔ)上，科學(xué)利用了霧沫與絲網(wǎng)細(xì)絲相互碰撞的原理，細(xì)絲表面上的霧沫在擴(kuò)散和重力基礎(chǔ)上，使霧沫逐漸形成較大的液滴，直到液滴重力越過氣體的上升與液體表面張力的合力時，液體就從細(xì)絲上分離下來，使除水率達(dá)到95%以上。當(dāng)混合氣水進(jìn)入分離管后，混合氣體被分離為水，水溜入水溶器中，然后由自動放水裝置給排放井下巷道內(nèi)；煤層氣體通過單向?qū)ㄑb置存儲在氣體溶器內(nèi)，有安裝數(shù)字壓力表測得瓦斯氣體壓力，并將數(shù)值傳送監(jiān)控分站，有地面中心站計算機(jī)存儲起來。氣水自動旋風(fēng)分離器如圖2所示，氣水自動分離器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 氣水自動旋風(fēng)分離器

圖3 氣水自動分離器

2.2 自動排水器

當(dāng)水溶內(nèi)的水達(dá)到一定高的位置時，安裝在水溶器內(nèi)的水位傳感器就會動作，將此動作信號送給本裝置主控系統(tǒng)，主控制器發(fā)出控制信號，讓本安電動閥自動得電，電動閥門打開閥門進(jìn)行延時放水，將放到設(shè)定位置電動閥自動關(guān)閉，循環(huán)往復(fù)實現(xiàn)放水功能。系統(tǒng)原理框圖如圖4所示。

3 應(yīng)用場合說明

本安型氣水分離快速測壓裝置可以準(zhǔn)確測量煤層中瓦斯氣體的壓力，應(yīng)用在煤礦地質(zhì)構(gòu)造帶和頂?shù)装搴邏核咚箽怏w的測量中。

圖4 系統(tǒng)原理框圖

4 井下實驗結(jié)果分析

2010年7月11日，筆者將該裝置安裝西翼膠帶機(jī)上山揭11煤地點，對該處的2號測壓孔進(jìn)行瓦斯壓力的測量。

本安型氣水分離快速測壓裝置由QL系列煤層氣氣水分離器和自動排水器兩部分組成。

2010年7月到2010年8月，筆者在西翼膠帶機(jī)上山揭11煤地點進(jìn)行試驗，通過兩塊壓力表測量煤層的瓦斯壓力。一塊壓力表使用該裝置進(jìn)行瓦斯壓力測量，測量的是瓦斯氣體的壓力，另一塊壓力表作為對比，未使用瓦斯氣水自動分離和自動排水裝置，測量的為氣水混合后的壓力，兩塊壓力表測量的數(shù)據(jù)如表1所示，井下實驗圖如圖5所示。

表1 實驗結(jié)果分析

圖5 井下實驗圖

5 結(jié)語

本裝置已經(jīng)在礦區(qū)成功應(yīng)用。近一段時間的應(yīng)用表明該裝置能夠安全、穩(wěn)定的測出瓦斯氣體壓力，并可以將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫，可以自動生成報表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。極大地促進(jìn)了煤礦的安全生產(chǎn)，提高了煤礦系統(tǒng)的自動化程度。

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