礦用排水泵空轉(zhuǎn)自動(dòng)檢測(cè)及斷電保護(hù)裝置

　　導(dǎo)語(yǔ)：本成果提供了在無(wú)人值守的情況下水泵空轉(zhuǎn)檢測(cè)和自動(dòng)停電功能，在排水泵啟動(dòng)運(yùn)行的情況下打開(kāi)該裝置可實(shí)現(xiàn)控制開(kāi)關(guān)的自動(dòng)停電，防止水排干后水泵長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)、干燒造成損壞。該裝置可安裝在礦井偏遠(yuǎn)地點(diǎn)或需要無(wú)人值守的排水地點(diǎn)。

　　一

　　項(xiàng)目背景

　　礦用排水泵是煤礦井下的主要排水設(shè)備，不僅使用數(shù)量多而且使用頻繁，運(yùn)行過(guò)程中如果排水泵長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)會(huì)造成損壞，甚至引發(fā)事故。

　　實(shí)際生產(chǎn)中排水泵被啟動(dòng)后無(wú)專(zhuān)人看守或人員瀆職離開(kāi)時(shí)，若積水被排光后能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停泵操作，就會(huì)避免水泵損壞事故的發(fā)生。

　　目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的相關(guān)自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)了排水泵的自動(dòng)啟停功能，但大多為地面環(huán)境使用開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，不具備防爆功能;另外上述自動(dòng)控制裝置內(nèi)電子元件使用環(huán)境要求嚴(yán)苛，不適用于煤礦井下潮濕、多塵的工作環(huán)境。

　　為解決上述問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)排水泵空轉(zhuǎn)斷電保護(hù)功能，在水泵的排水管路中增設(shè)壓力開(kāi)關(guān)、單向閥、截止閥等原件，并對(duì)排水泵控制開(kāi)關(guān)的控制回路進(jìn)行改造，利用壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)管路中的排水情況并將信號(hào)傳遞給開(kāi)關(guān)的控制回路實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)斷電功能。

　　二

　　研究?jī)?nèi)容

　　1.技術(shù)方案

　　該自動(dòng)檢測(cè)、斷電裝置包括用于控制水泵啟停的控制開(kāi)關(guān)，用于安裝在排水管路中檢測(cè)水流、水壓的壓力開(kāi)關(guān)，安裝在排水管路中防止余水倒流的單向閥，安裝在壓力開(kāi)關(guān)前方進(jìn)行啟閉操作的截止閥等。

　　2.工作原理

　　排水管路中安設(shè)的單向閥能防止水泵空轉(zhuǎn)時(shí)管路中余水倒流造成壓力開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，在單向閥和水泵泵體之間的管路上設(shè)置一分支管路安裝截止閥和壓力開(kāi)關(guān)，打開(kāi)截止閥后壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)排水泵的運(yùn)行情況;壓力開(kāi)關(guān)的動(dòng)合觸點(diǎn)和水泵控制開(kāi)關(guān)中的控制電路連接。

　　當(dāng)無(wú)人值守工況下水泵運(yùn)行時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)到管路中無(wú)水、水泵空轉(zhuǎn)時(shí)將信號(hào)傳遞給排水泵開(kāi)關(guān)控制回路，控制回路繼電器動(dòng)作切斷排水泵的主電源，從而實(shí)現(xiàn)排水泵的斷電保護(hù)功能。

　　圖1 排水泵空轉(zhuǎn)自動(dòng)檢測(cè)及斷電保護(hù)裝置工作示意圖

　　圖2 排水泵控制開(kāi)關(guān)控制回路改造示意圖

　　圖2中紅色部分為電氣線路改造時(shí)增設(shè)的原件和線路。QF為隔離開(kāi)關(guān)，KM1為水泵控制回路接觸器，KM2為壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)、保護(hù)回路接觸器，SF1為水泵控制開(kāi)關(guān)控制回路啟動(dòng)按鈕，SF2為水泵控制開(kāi)關(guān)控制回路停止按鈕，SP為壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)合觸點(diǎn)，HR1、HR2為指示燈。

　　3.具體實(shí)施方式

　　為了進(jìn)一步說(shuō)明本保護(hù)設(shè)計(jì)的技術(shù)細(xì)節(jié)，現(xiàn)結(jié)合圖1、圖2進(jìn)行說(shuō)明：

　　(1)在排水泵排水管路中設(shè)置單向閥2，在單向閥2和排水泵體1之間設(shè)置檢測(cè)、保護(hù)分支管路，檢測(cè)、保護(hù)管路上安裝截止閥3和KHY0.1型礦用本安型壓力開(kāi)關(guān)4。

　　(2)對(duì)排水泵的控制開(kāi)關(guān)控制回路進(jìn)行改造：在控制開(kāi)關(guān)電控腔中增設(shè)1件JHK-36-2本安型控制繼電器KM2和電源指示燈HR2，壓力開(kāi)關(guān)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)控電纜線路、接線柱和控制開(kāi)關(guān)連接。

　　其中在啟動(dòng)按鈕SF1處并聯(lián)增設(shè)壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)、保護(hù)回路，該保護(hù)回路中串聯(lián)連接繼電器KM2和指示燈HR2，回路兩端分別和壓力開(kāi)關(guān)兩個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)和啟動(dòng)按鈕SF1的兩個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)連接;將繼電器KM2的兩個(gè)常閉觸點(diǎn)連接到啟動(dòng)按鈕SF1的自保回路中，和控制回路接觸器KM1和指示燈HR1串聯(lián)后形成聯(lián)動(dòng)自?；芈?。

　　(3)該保護(hù)裝置采用北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的KHY0.1型礦用本安型壓力開(kāi)關(guān)，測(cè)量范圍為0--0.1MPa，當(dāng)壓力范圍在0.05--0.1MPa時(shí)輸出信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)，電源采用0-36V的本安電源。壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)、保護(hù)回路中采用JHK-36-2本安型控制繼電器，額定電壓為36V/AC。

　　4.工作模式

　　(1)初始模式:待機(jī)狀態(tài)下控制開(kāi)關(guān)的控制回路狀況如圖2所示。

　　(2)人工啟、停作業(yè)模式:關(guān)閉截止閥3，水泵運(yùn)行進(jìn)入人工啟、停作業(yè)模式。

　　由圖3可知，按下啟動(dòng)按鈕SF1后水泵啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)線圈KM1帶電后自?；芈稫M1接通，指示燈HR1亮，松開(kāi)啟動(dòng)按鈕SF1后自?；芈吠娎^續(xù)維持水泵運(yùn)行。

　　按下停止按鈕SF2后水泵停止運(yùn)行。

　　圖3 人工啟、停作業(yè)模式控制電路圖

　　(3)無(wú)人工況下運(yùn)行模式(檢測(cè)、保護(hù)模式)

　　水泵1在人工啟動(dòng)運(yùn)行后，人員離開(kāi)前打開(kāi)截止閥3，此時(shí)水泵運(yùn)行進(jìn)入自動(dòng)檢測(cè)、保護(hù)模式。

　　打開(kāi)截止閥3，水泵排水進(jìn)入壓力開(kāi)關(guān)4后其動(dòng)合觸點(diǎn)接通，線圈KM1和KM2同時(shí)帶電，指示燈HR2亮，此時(shí)自?；芈窋嚅_(kāi)，壓力開(kāi)關(guān)所在的檢測(cè)、保護(hù)回路代替自?；芈吠娺\(yùn)行維持水泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　當(dāng)積水被排空水泵空轉(zhuǎn)時(shí)，單向閥2阻止了排水管路中的余水回流，壓力開(kāi)關(guān)4檢測(cè)到管路中沒(méi)有壓力水流后觸點(diǎn)斷開(kāi)，線圈KM1和KM2同時(shí)失電，水泵主電源斷開(kāi)停止運(yùn)行，同時(shí)控制回路恢復(fù)到初始狀態(tài)。

　　遇到特殊情況時(shí)，按下按鈕SF2也可實(shí)現(xiàn)人工緊急停泵操作。

　　圖4 無(wú)人工況下運(yùn)行模式控制電路圖

　　三

　　應(yīng)用效果

　　該礦用排水泵空轉(zhuǎn)自動(dòng)檢測(cè)及斷電保護(hù)裝置改造費(fèi)用低，便于安裝、使用，運(yùn)行效果可靠、穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的效果。

　　原先該礦每年損壞近40臺(tái)，按5000元/臺(tái)計(jì)算，每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失近20萬(wàn)元。分析原因，大多數(shù)排水泵是人員停機(jī)不及時(shí)長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)、干燒引起的損壞。

　　在礦井排水泵加裝了自動(dòng)停機(jī)保護(hù)裝置后，由原先的每班4人專(zhuān)職排水減少為1人兼職巡視排水作業(yè)，杜絕了因空轉(zhuǎn)、干燒原因引起的損壞。經(jīng)統(tǒng)計(jì)和核算，年可節(jié)約費(fèi)用約46萬(wàn)元。