„„„„设计内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„上位机与的通信„„„„„„„„„„„„„„„„监控主界面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„报警界面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第六章如何使矿井主排水自动控制系统抗各种干扰常见的各种干扰源„„„„„„„„„„„„„„„„„„如何采取措施排除这些干扰„„„„„„„„„„„„„„„第七章总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„翻译部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„中国矿业大学届本科生毕业设计第页第章绪论井下排水系统是煤矿生产中四大系统之，担负着井下积水排除的重要任务。然而，目前我国的井下排水系统仍由很多依靠传统的人工操作方式。本章分析这种排水系统的组成及工作过程，指出其存在的问题，为井下主排水系统自动控制的研究提供依据。排水系统概述矿井生产过程中排水的重要性在煤矿地下开采的过程中，由于地层中含水的涌出，雨水和江河中水的渗透，水砂充填和水力采煤矿井的井下供水，将要有大量的水昼夜不停地汇集于井下。矿井涌水与采区的水文地质及当地的气象条件有关系，涌水量在不同的季节也呈现不同。在些大水矿井，矿井涌水量可达到每秒立方米，甚至超过每秒立方米。另外，煤炭开采过程中，由于地层结构被破坏，岩层断裂，使采区与储水层连通，发生突水事故，涌水量会突然增加。如果不能及时地将这些积水排送到井上，井下的生产就可能受到阻碍，井下的安全就会得不到保障，严重者会造成重大事故。给人民的生命国家的财产都带来了极大的威胁。因此，井下排水就显得尤为重要。井下自动排水系统的任务就是把流入井下煤矿巷道中的矿井积水排送至地表。根据统计，每开采吨煤就要排出吨矿井水，有时甚至要排出吨矿井水。井下排水设备所配备电机的功率，小的几千瓦到几十千瓦，大的几百千瓦到上千千瓦在我国煤炭行业中，井下排水用电量占原煤生产总耗电量的，般为左右。因此，井下排水设备运转的可靠性安全运转与经济性效率高电耗量小，具有十分重要的意义。矿井排水系统的组成部分井下排水系统般采用离心式水泵，些小型煤矿或浅水井临时排水系统也采用潜水泵。离心式水泵排水系统主要由离心式水泵电动机起动设备仪表管路及管路附件等组成。中国矿业大学届本科生毕业设计第页滤水器和底阀滤水器安装在吸水管的下端，插入吸水井下面，不得低于。其作用是防止井底沉积的煤泥和杂物吸入泵内，导致水泵被堵塞或被磨损。在滤水器内装有舌型底阀，其作用是使灌入水泵和吸水管中的引水，以及停泵后的存水不致漏掉。但是现在的排水系统中，为了提高排水效率，减小水泵腐蚀，般不用底阀，而用射流泵或真空泵为水泵和吸水管注水。闸阀调节闸阀安装在靠近水泵排水管上方的排水管路上，位于逆止阀的下方。其功用为调节水泵的流量和扬程起动时将它完全关闭，以降低起动电流。调节闸阀的优点是流动阻力和关闭压力较小，安装时无方向性，能够方便地来调节水泵的流量和扬程等。其缺点是密封面容易擦伤，检修较为困难，高度尺寸较大，在安装位置受到限制时，安装不便，结构较复杂，价格较高。放水闸阀安装在调节闸阀上方的排水管路的放水管上，其作用为检修排水管路时放水用。逆止阀逆止阀安装在调节闸阀的上方，其作用是当水泵突然停止运转如突然停电时，或者在未关闭调节闸阀的情况下停泵时，能自动关闭，切断水流，使水泵不致受到水力冲击而遭到损坏。④灌引水漏斗放气栓和旁通管灌引水漏斗是在水泵初次起动时，向水泵和吸水管中灌引水用。在向水泵和吸水管中灌引水时，要通过放气栓又叫气嘴将水泵和吸水管中的空气放掉。当排水管中有存水时，也可通过旁通管向水泵和吸水管中灌引水，此时要将旁通管上的阀门打开。此外，还可通过旁通管，利用排水管中的压力水的反冲作用，冲掉积存于水泵流通部分和附着于滤水器上的杂物，但此时须通过连接在底阀上的铁丝或链条将底阀提起。压力表和真空表压力表安装在水泵的排水接管上，为检测排水管中水压大小用。常用的压力表为普通弹簧管压力表，根据其结构特征可分为径向无边径向带边和轴向带边三种。表壳的公称直径有,和五种。压力表所测出的压力叫做表压力或相对压力，它比绝对压力小个大气压。真空表安装在水泵的吸水接管上，为检测吸水管的真空度用。根据其结中国矿业大学届本科生毕业设计第页构特征也可分为径向无边径向带边和轴向带边三种。表壳的公称直径和压力表样，也分为，和五种。真空表测量范围为个大气压。射流泵或真空泵离心式水泵在起动前必须将吸水管和泵腔内注满水才能进阀旁通道上的截止阀或注水电磁阀让排水管道中的压力水注入泵体，泵体内的空气从放气旋塞排出。这种方法要求水泵必须装设底阀。在排水过程中，底阀产生定的水力损失使水泵的电耗增加效率降低。为了取消底阀增加吸水高度便于自动控制，还可采用以下充水装置。用真空泵抽真空吸水在多台大泵集中排水的情况下，可设置两台真空泵专为大泵抽真空吸水。般采用型型型水环式真空泵。在本系统中采用的是水环式真空泵。其大致的工作原理为在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触实际上叶片在水环内有定的插入深度。此时叶轮轮毂与水环之间形成个月牙形空间，而这空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部为起点，那么叶轮在旋转前时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。水环式真空泵的性能参数如表所示。在正常情况下，为了加快充水过程两台真空泵同时对台水泵抽气。当台真空泵发生故障时，另台仍能担负抽气的任务。抽气管经过电磁阀与每台水泵进水端的放气孔相接，管路接头处要保证严密。由于真空泵在工作时会发热，及部分工作液水环随气体起排走，所以应不断地向真空泵补充清水。在图中，启动真空泵时，由清水水箱经管路给真空泵补充清水。当真空表的读数达到要求时即可启动大水泵。中国矿业大学届本科生毕业设计第页表水环式真空泵的性能参数接进水管放气孔排气软管补水水管抽气管真空表电磁阀门水环式真空泵抽气管电磁阀真空表水环式真空泵补水水管排气软管图真空泵的安装示意图二利用射流喷管抽真空吸水目前，我国煤矿主要排水设备通常由离心式水泵电动机起动设备仪表管路滤水器底阀闸阀逆止阀充水装置等组成。离心式水泵通常只有在泵体内充满水的情况下才允许起动，才能上水。经常采用的方法是打开逆止阀旁通管上的截止阀，让主排水管路中的压力水注入泵体，泵体内的空气从放气孔排出，这样的方法要求水泵必须装设底阀。但在排水过程型号真空最大吸气量压缩机最大排气量电机功率转速水耗量最大真空度当真空度为当压力为真空泵压缩机中国矿业大学届本科生毕业设计第页中，底阀产生定的水力损失，使水泵的电耗增加，效率降低，而且底阀易出现不闭合胶垫烂等现象而造成漏水，无形中增加了维修量，降低了水泵排水的可靠性，于是，根据现场实际来水管处地方窄小，利用射流管抽真空技术制作了充水装置，投用后效果良好。射流管的尺寸整体安装位置如图即为射流管充水装置。，为截止阀，分别控制主管路给水和泵体内排空气为真空表，用来监视泵体及管路内真空度，真空度达到上水要求，即可开泵为主闸阀为逆止阀，开泵时，先开启截止阀再开启截止阀，主管路高压水经截止阀射向射流管，观察真空表，般真空度达到以往前运动，并在喷嘴口处形成定的真空度，这样泵体和吸水管内的空气被吸进混合室，两股合成气水混合物，经过喷管的颈口及扩散管排出，再流入水仓。要注意射流管所造成的真空度的高低不仅与喷管本身的合理尺寸有关，而且也与水泵排水管内存水的压力有关。排水管内存水压力越大，水泵充水的时间就越短，压力越小充水的时间就越长，甚至吸不上水来。，截止阀真空表主闸阀逆止阀滤网去底阀混合室颈口图射流喷管的尺寸及安装位置三真空泵与射流管的比较使用射流管抽真空吸水与使用真空泵样，也能省去底阀提高水泵的效率及吸水高度，而且它具有结构简单，不占用泵房空间，维修量小等优点。它的主要缺点就是不能解决第次启动前的充水，因为第次启动之前，排中国矿业大学届本科生毕业设计第页水管中无存水，喷管无水源，除非向排水管注入足够的水否则必须保留台水泵带有底阀。自动阀门本设计中主要用到了电动闸阀，电动球阀两种阀门。下面就这两种阀门进行简单的介绍。电动闸阀电动闸阀是安装在水泵的出水口处主排水管上的，用于控制排水管开关的阀门。闸阀是指关闭件闸板沿通路中心线的垂直方向移动的阀门。闸阀在管路中主要作切断用。闸阀是使用很广的种阀门，般口径的切断装置都选用它，口径很小的切断装置也可选用闸阀，闸阀有以下优点流体阻力小开闭所需外力较小介质的流向不受限制④全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小体形比较简单，铸造工艺性较好。闸阀也有不足之处外形尺寸和开启高度都较大，安装所需空间较大开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象闸阀般都有两个密封面，给加工研磨和维修增加些困难。表系列电动闸阀主要技术参数公称直径公称压力连接标准法兰连接按标准阀体材料代号密封面材料代号适用介质水蒸汽油品等硝酸类腐蚀性介质醋酸类腐蚀性介质适用温度中国矿业大学届本科生毕业设计第页设计中使用了系列电动闸阀，它是由多回转电动执行器与闸阀组合在起。闸板及填料外密封可靠开关平稳。流道通畅流阻小。广泛用于化工石油冶金能源等行业。用来实现远控操作。主要技术参数及性能如表所示。电动球阀电动球阀在系统中应用较多,在图水泵排水系统中可以看出,真空泵抽真空,射流管方式抽真空都用到了电动球阀。电动球阀结构比较简单,价格也较低,应用方便灵活,不过其口径都较小,不能替代电动闸阀的位置,般只应用于控制管径较小的管路的开断。本设计中使用了系列电动型调节球阀。系统电动型调节球阀是种转角为的旋转类调节阀，密封性能