電子自動控制型快速氣水分離測壓裝置的研究與設計

劉臣剛

（淮南礦業(yè)集團 朱集礦井建設項目部，安徽 淮南 232000）

0 引言

礦井地煤質構造帶和頂底板含高壓水煤層氣體瓦斯壓力[1,4]的大小直接關系著瓦斯涌出和煤與瓦斯突出的能力。準確測定瓦斯壓力對礦井合理地制定瓦斯防治措施、預測煤與瓦斯突出[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，在實際應用中取得了很好的效果。

1 結構設計

系統(tǒng)主要包括進氣閥、氣水分離裝置、水溶器、本安電動閥、出水口、傳感頭、單向導通裝置、容器罐、數字壓力表、主控制器、監(jiān)控分站和存儲裝置。裝置結構設計簡圖如圖1所示。

圖1 裝置結構設計簡圖

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 氣水自動旋風分離器

QL系列煤層氣氣水分離器是由外殼、濾芯（絲網）、排水器等組成。當含有一定塵埃和水分的煤層氣霧沫進入分離器后，在霧沫慣性的基礎上，科學利用了霧沫與絲網細絲相互碰撞的原理，細絲表面上的霧沫在擴散和重力基礎上，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，液體就從細絲上分離下來，使除水率達到95%以上。當混合氣水進入分離管后，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；煤層氣體通過單向導通裝置存儲在氣體溶器內，有安裝數字壓力表測得瓦斯氣體壓力，并將數值傳送監(jiān)控分站，有地面中心站計算機存儲起來。氣水自動旋風分離器如圖2所示，氣水自動分離器結構如圖3所示。

圖2 氣水自動旋風分離器

圖3 氣水自動分離器

2.2 自動排水器

當水溶內的水達到一定高的位置時，安裝在水溶器內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行延時放水，將放到設定位置電動閥自動關閉，循環(huán)往復實現(xiàn)放水功能。系統(tǒng)原理框圖如圖4所示。

3 應用場合說明

本安型氣水分離快速測壓裝置可以準確測量煤層中瓦斯氣體的壓力，應用在煤礦地質構造帶和頂底板含高壓水瓦斯氣體的測量中。

圖4 系統(tǒng)原理框圖

4 井下實驗結果分析

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

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，筆者在西翼膠帶機上山揭11煤地點進行試驗，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據如表1所示，井下實驗圖如圖5所示。

表1 實驗結果分析

圖5 井下實驗圖

5 結語

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

［1］楊曉亮，古興龍.煤層瓦斯壓力測定封孔新工藝[J].中州煤炭，2009(03).

［2］任萍，王創(chuàng)新.基于 PLC的污水處理模糊控制系統(tǒng)[J].微計算機信息，2006(22).

［3］李再學.采用PLC改造進口注射硫化機[J].橡塑技術與裝備，2002(07).

［4］許江.煤層中瓦斯壓力的理論計算方法[J].重慶大學學報：自然科學版，2000(S1).

［5］樂偉軍，張銀橋，徐偉勇.綠色火化爐控制系統(tǒng)的設計[J].工業(yè)爐，2000(01).

［6］程五一.時間序列技術在預測瓦斯壓力中的應用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，1994(02).

［7］于不凡.煤層瓦斯壓力的分布規(guī)律及測量方法[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，1984(03).