壓風(fēng)機安全保護適用性改造分析與探討

 

引言

煤礦壓風(fēng)機擔負著(zhù)井下生產(chǎn)中常用的多種氣動(dòng)機械如風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、風(fēng)吊、水泵所需的壓縮空氣，以及為風(fēng)動(dòng)水幕防塵中提供風(fēng)動(dòng)力，所以，壓縮空氣在煤礦承擔著(zhù)重要的生產(chǎn)任務(wù)。 煤礦壓風(fēng)機配置方式有井上地面集中布置和井下移動(dòng)或就地巷道布置，本文研究壓風(fēng)機安全保護改造為井上地面集中布置。煤礦壓風(fēng)機既是生產(chǎn)設備又是重要的安全設備，因為有高壓容器等部件，也屬于特種安全設備。 因此，壓風(fēng)機的安全保護系統隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步不斷被研究和開(kāi)發(fā)，本文介紹晉華宮礦因地制宜對本礦使用的壓風(fēng)機安全設施和系統進(jìn)行的改造，希望能為煤礦同行和相關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家提供參考。

 

1 存在的問(wèn)題

（1）壓風(fēng)機長(cháng)期運行的儲氣罐底部常有積油，長(cháng)時(shí)間在高溫作用下會(huì )碳化，使其閃點(diǎn)下降，當儲氣罐內的溫度超過(guò)積碳油的閃點(diǎn)便產(chǎn)生爆炸，因此，儲氣罐內要定期清理積油。 晉華宮礦壓風(fēng)機儲氣罐使用人工手動(dòng)定期排污，由于時(shí)間間隔和積油量的不確定性會(huì )影響儲氣罐的安全運行，故進(jìn)行了壓風(fēng)機儲氣罐的自動(dòng)排污適應性設計和改造。

（2）壓風(fēng)機使用的儲氣罐屬于高壓力容器類(lèi)特種設備，用于儲存壓縮空氣的容器，能穩定地輸出壓力空氣供井下風(fēng)動(dòng)設備使用，儲氣罐內的溫度過(guò)高

會(huì )導致底部的積碳高溫作用下發(fā)生爆炸。新版《煤礦安全規程》四百三十四條規定：儲氣罐內的溫度應當保持在 120 ℃以下，并裝有超溫保護裝置，在超溫時(shí)能自動(dòng)切斷電源并報警。 早期設備廠(chǎng)家未設計此項保護，為了保障安全，需進(jìn)行壓風(fēng)機儲氣罐超溫聲光報警等適應性改造。

 

（3）空氣壓縮機冷卻為水冷方式，冷卻循環(huán)水的質(zhì)量及溫度直接影響著(zhù)空氣壓縮機主機的安全運行，設備機房地處風(fēng)井山上，該處風(fēng)、大塵多，雖然對水池進(jìn)行了密封，但還是難免有雜物進(jìn)入水池，形成懸浮物從而通過(guò)循環(huán)管路進(jìn)入主機。 造成設備運行進(jìn)出水溫度差小、冷卻效果差問(wèn)題。

 

2 改造內容

以晉華宮礦北山空壓機及安全保護系統為例，主要由 JN250-8 型空壓機 3 臺及 HCM355-4×3 電動(dòng)機、Y14D50029×3 儲氣罐、U7A50019 油氣分離器和 850FZL×2 排風(fēng)扇組成供風(fēng)系統，由高壓變頻器、高低壓開(kāi)關(guān)和監控裝置組成控制及安全保護系統。

 

2.1 壓風(fēng)機儲氣罐自動(dòng)排污系統

設計原理是在儲氣罐的排污管路上加裝電磁閥，利用智能時(shí)間控制器對電磁閥進(jìn)行智能控制，實(shí)現了儲氣罐的自動(dòng)定時(shí)排污，確保儲氣罐內排污的可靠性。 原理圖如圖 1 所示。

由于檢測或判斷污油狀態(tài)的方式不同，排污控制方案也不同。 若用污油液面傳感器監測，可直接輸出數字信號到集中控制系統，控制儲氣罐排污管路上加裝的電磁閥，實(shí)現精準合理排污油。 但是，此方案中傳感器在已經(jīng)定型的儲氣罐上安裝困難大，需要在罐壁上開(kāi)孔會(huì )帶來(lái)不利因素。 用智能時(shí)間控制器對電磁閥進(jìn)行智能控制，也可以實(shí)現儲氣罐的自動(dòng)定時(shí)排污，安裝便利，容易實(shí)施，但是需要進(jìn)行合理的調試。 為此進(jìn)行排污模擬試驗，依據壓力、流量和時(shí)間進(jìn)行試驗和測量，選擇了合理的管徑、電磁閥截面和電子時(shí)間控制器參數。

 

（1）電磁閥的選取

由于電磁閥安裝在儲氣罐排污管上，壓風(fēng)機長(cháng)期運行會(huì )使儲氣罐排污管溫度較高，故對溫度的要求比較高。 所以選取了 2W250－25 電磁閥。

（2）時(shí)間控制器的選取

NKG1 時(shí)控開(kāi)關(guān)是以時(shí)間為控制單元的控制元件，能根據用戶(hù)設置的時(shí)間，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉各種用電設備的工作電源，時(shí)控范圍 1 min～168 h。其特點(diǎn)：

①16 組開(kāi)關(guān)設定：開(kāi)關(guān)時(shí)間可按天或周循環(huán)#多可以設定 16 次開(kāi)/關(guān)動(dòng)作；②自鎖功能：15 s 內無(wú)操作自動(dòng)鎖屏，連續按取消鍵 4 次可取消鎖屏，杜絕誤操作； ③采用 8 位微處理時(shí)控芯片封閉在 PCB 板上，外圍使用貼片元件，LCD 液晶顯示屏； ④全封閉防水按鍵 ：多加了 1 層高清附膜，解決了橡膠按鍵不防水、藏灰而造成的短路現象。 機械壽命 3 萬(wàn)次，電氣壽命 1 萬(wàn)次。

 

2.2 壓風(fēng)機儲氣罐超溫度聲光報警系統

在儲氣罐上安裝電接點(diǎn)溫度計，通過(guò)電接點(diǎn)溫度計內的觸點(diǎn)開(kāi)閉控制空壓機的急停開(kāi)關(guān)動(dòng)作，在儲氣罐溫度超過(guò)設定值時(shí)能自動(dòng)停機，且在電路中加裝蜂鳴器報警，使儲氣罐溫度超限時(shí)達到報警的目的。

（1）電接點(diǎn)溫度表的選取

由于電接點(diǎn)溫度表安裝在室外儲氣罐上， 氣候條件比較惡劣。 因此選取 WSSX-401 系列電接點(diǎn)雙金屬溫度計。

（2）繼電器的選取

由于繼電器的工作時(shí)間長(cháng)，電壓波動(dòng)大。因此選取 JZX-22F(D)/2Z 小型繼電器。 選擇其合理參數及技術(shù)性能： 觸點(diǎn)材料銀合金， #大開(kāi)關(guān)電壓 250 VAC/125 VDC，#大開(kāi)關(guān)電流 4 A，電氣壽命 1 萬(wàn)次、機械壽命 10 萬(wàn)次，動(dòng)作時(shí)間小于 25 ms、釋放時(shí)間小于25 ms。

（3）電喇叭的選取

由于警報器和操作人員距離比較遠，再加上空壓機的噪聲也很大，所以選取DDJ-1 車(chē)用警報器。其 特 點(diǎn)：外 殼 具 有 防水性能，并裝有定向發(fā)射聲音及增加輸出聲音功率的喇叭筒，從而使聲音能達到90 dB。

 

在儲氣罐上安裝電接點(diǎn)溫度計，通過(guò)電接點(diǎn)溫度計內的觸點(diǎn)開(kāi)閉控制空壓機的急停開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使儲氣罐溫度超過(guò)設定值時(shí)自動(dòng)停機，避免儲氣罐溫度超限；在電路中加裝蜂鳴器報警，使儲氣罐溫度達到上限時(shí)報警的目的。

 

2.3 冷卻系統

針對原涼水塔采用防水防潮電機，電機置于塔頂，事故率高，檢修不方便；原抽出式?jīng)鏊�塔冬季進(jìn)風(fēng)易堵塞，影響冷卻效果；以及費水不防塵的問(wèn)題。采取了將鼓風(fēng)機配置普通電機，安裝在塔體外，便于維護維修，涼水塔采用壓入風(fēng)流，風(fēng)流由下而上，熱交換時(shí)間長(cháng)，冷卻效果好，以及外套全封閉結構和塔體上出口置于側面，避免了水的浪費和防塵。原來(lái)由40 ℃只能降到 35 ℃左右，現在可以降低到 30 ℃左右。 設計圖如圖 2 所示。

壓入式?jīng)鏊�塔原理由原�?lái)的抽出式空氣交換改造成壓入式空氣交換，其優(yōu)點(diǎn)：①塔體全封閉，保證了水質(zhì)；②鼓風(fēng)機使用普通電機、安在塔體外便于維護，以前是防水防潮電機，安裝在塔體頂端事故率高，檢修不方便；③抽出式冬季進(jìn)風(fēng)易堵塞，影響冷卻效果，這是針對北方地區冬季保障涼水塔正常使用的適用性改造，使用效果良好。

 

3 分析與探討

（1）儲氣罐積油排污傳感器和很高溫限制的溫度傳感器，生產(chǎn)廠(chǎng)家統籌考慮后在制造中安設更合理的傳感器。 就像大型電動(dòng)機定子繞組溫度傳感器一樣，在制造電機中預埋定子內壁中。 使用方便，性能準確，安全可靠。 安全監控內容更全面、更完善，為遠程監控和無(wú)人值守奠定基礎；

（2）涼水塔也應該制造出不同結構類(lèi)型的，作為可選配置部分，由用戶(hù)依據現場(chǎng)條件和環(huán)境進(jìn)行合理配置，更好發(fā)揮系統的綜合性能和安全可靠性；

（3）在壓風(fēng)機安全集中控制系統上又增加了視頻監視系統。 建議將集中控制系統和視頻監視系統結合起來(lái)，加入圖像識別技術(shù)等，開(kāi)發(fā)出功能更強大、安全更可靠的智能監控系統，為真正意義上的無(wú)人值守奠定基礎。