礦井供水系統(tǒng)活塞式減壓閥

礦井供水系統(tǒng)活塞式減壓閥Y42F 礦井供水系統(tǒng)減壓閥Y42F  煤炭礦井供水系統(tǒng)活塞式減壓閥Y42F 

之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹礦井供水系統(tǒng)活塞式減壓閥SY42AX型活塞式煤礦減壓閥 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用處 本系列減壓閥屬于先導(dǎo)活塞式減壓閥。由主閥和導(dǎo)閥兩部分組成。主閥主要由閥座、主閥盤(pán)、活塞、彈簧等零件組成。導(dǎo)閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)彈簧壓力設(shè)定出口壓力、利用膜片傳感出口壓力變化，通過(guò)導(dǎo)閥啟閉驅(qū)動(dòng)活塞調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位過(guò)流面積的大小，實(shí)現(xiàn)減壓穩(wěn)壓功能。 主產(chǎn)品主要用于煤礦水管路，起減壓穩(wěn)壓作用給水減壓閥設(shè)置方式的確定應(yīng)遵循下列原則：根據(jù)煤礦井下供水的特點(diǎn), 從節(jié)約水資源、 減少能源消耗、 降低礦井生產(chǎn)成本出發(fā), 探討 經(jīng)濟(jì)可行、 安全可靠的煤礦井下供水方案, 為煤礦的正常安全生產(chǎn)提供可靠的保證。

Y42F 關(guān)鍵詞: 礦井供水; 優(yōu)化方案; 減壓閥; 節(jié)約能源 

3 Y42F 現(xiàn)煤礦常用的供水方式及缺點(diǎn)

對(duì)于煤層賦存較淺 ( 300~ 400 m ) 的煤礦, 大多 采用靜壓直接向井下供水, 而井深超過(guò) 400 m 深的 礦井就不能直接供水了, 必須進(jìn)行降壓后才能供水, 否則因壓力過(guò)高一方面是容易造成管路爆管事故, 跑水, 浪費(fèi)水資源, 另一方面是爆管后的高壓水對(duì)在 巷道中的行人存在安全威脅。因此較深的礦井常采 用以下幾種供水方式:

( 1)在井下建降壓水池, 地面 的水經(jīng)井筒中的 管道以靜壓向井下降壓水池供水, 在降壓水池邊設(shè) 立給水泵站, 通過(guò)水泵向采區(qū)供水。 此種供水方式的缺點(diǎn)是只能使主水平大巷的供 水壓力符合規(guī)范規(guī)定, 不能保證上山采區(qū)、 下山采區(qū) 的供水壓力合理, 水泵供水還消耗大量的能源, 供水 系統(tǒng)的維護(hù)成本高。

( 2)在井下大巷的主供水管道上設(shè)立疏水降壓 閥, 直接向大巷水溝中排放出一部分水來(lái)達(dá)到降壓 的目的。 其缺點(diǎn)是排放的水被浪費(fèi), 增加了礦井的排水 量, 不能保證井下供水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定, 上山采區(qū)、 下山采區(qū)的供水壓力不合理。

( 3)老礦井也采用井下建水池, 收集采空區(qū)的 水, 再通過(guò)水泵向各采區(qū)供水。其缺點(diǎn)是不能保證 上山采區(qū)、 下山采區(qū)的供水壓力合理, 另未經(jīng)處理的 井下水中含有腐蝕性的成份, 增加了管路和機(jī)電設(shè) 備的故障率, 加大了維修成本, 同時(shí)影響管路和機(jī)電 設(shè)備的使用壽命, 無(wú)形中增加了礦井的生產(chǎn)成本。

4 優(yōu)化的供水方案 煤礦供水因其特殊性, 供水系統(tǒng)屬開(kāi)式、 高壓、

1 Y42F概 述

我國(guó)是個(gè)淡水資源緊缺的國(guó)家, 節(jié)水節(jié)能是我 國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。對(duì)于從事煤炭生產(chǎn)的煤礦, 井 下的消防灑水、 滅塵噴霧、 冷卻降溫等方面需要消耗 大量的用水。在煤炭開(kāi)采的開(kāi)拓方案中, 無(wú)論是平 硐開(kāi)拓、 斜井開(kāi)拓還是立井開(kāi)拓, 其主要開(kāi)拓大巷通 常布置在其中的某個(gè)水平, 而煤層的賦存通常有一 定的傾角, 同一煤層在井田范圍內(nèi)的埋藏是不同的, 對(duì)于煤層群更是埋藏在不同的地質(zhì)層高內(nèi), 因此在 同一井田范圍的不同采區(qū)高差可相差幾百米。 煤礦井下供水多數(shù)由地面經(jīng)井筒中的供水管路 以自流靜壓的方式向井下供水。這樣因水的靜壓原 因不同層高的采區(qū)水壓差很大, 上山開(kāi)拓的采區(qū)的 水壓低于主水平大巷, 下山開(kāi)拓的采區(qū)的水壓高于 主水平大巷。其結(jié)果是有的地方供水不足, 有的地 方水壓過(guò)高造成爆管或損壞設(shè)備, 影響礦井的安全 生產(chǎn)。

2 Y42F煤礦井下供水應(yīng)注意的事項(xiàng)

 上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥煤礦井下消 防、 灑水設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定, 煤礦井下供水的大壓力 不得超過(guò) 4 0 MP a 此規(guī)定的目的除考慮投資成本運(yùn)行成本外, 還考慮到因水壓過(guò)高造成爆管后可能 對(duì)在巷道中的行人存在安全威脅。 煤礦井下用水主要是消防用水, 噴霧降塵用水, 機(jī)電設(shè)備的冷卻用水。如果水壓過(guò)大, 則水量消耗 大, 同時(shí)可能對(duì)機(jī)電設(shè)備造成爆裂事故。而水壓過(guò) 小, 則水量小致使霧化效果不好, 除塵效果差, 同時(shí) 機(jī)電設(shè)備的冷卻水量不足而超溫停機(jī)。 對(duì)于采區(qū)使用的機(jī)電設(shè)備對(duì)冷卻用水水壓的要 求通常是 ! 3 0 MP a 理想水壓在 1 5~ 2 5 MP a 既  問(wèn)題探討 大流量, 不同時(shí)段的用水量不均衡, 考慮機(jī)電設(shè)備承 壓的能力等特點(diǎn), 要求系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單可靠, 減少管路的 跑、 滴、 節(jié)約水資源, 降低維護(hù)成本和降低能 冒、 漏, 源消耗, 為礦井的生產(chǎn)提供安全保障。 因此煤礦 井下供水的理想方案應(yīng)滿(mǎn)足以下條 件: 利用煤炭開(kāi)采過(guò)程中的礦井涌水, 減少?gòu)牡孛嫒?水以節(jié)約水資源; 系統(tǒng)壓力穩(wěn)定且具有流量自適應(yīng) 性; 供水系統(tǒng)的能源消耗少。為此在調(diào)研多個(gè)礦井 的供水系統(tǒng)后, 經(jīng)反復(fù)比較提出以下兩個(gè)適用于煤 礦井下供水系統(tǒng)的方案。 方案 #: 利用地面礦井水處理站處理后的礦井 水, 井下采用比例減壓閥分區(qū)減壓供水。井下供水 系統(tǒng)如圖 1所示。

根據(jù)礦井需要的用水量, 在井下建適當(dāng)容量澄 清水池, 設(shè)置水處理裝置, 收集采空區(qū)和地質(zhì)探放鉆 孔中的清水在井下澄清水池中進(jìn)行加藥處理, 消除 水中的腐蝕性的成份后使用。井下供水泵站選用防 爆型的變頻器進(jìn)行控制, 水泵出口設(shè)壓力傳感器將 壓力信號(hào)反饋給變頻器, 由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速, 水泵輸出壓力穩(wěn)定、 流量滿(mǎn)足系統(tǒng)需要水量。 水泵的出口壓力可根據(jù)礦井的生產(chǎn)布局情況進(jìn) 行設(shè)定, 當(dāng)有上山開(kāi)采的采區(qū)時(shí), 可將壓力調(diào)整接近 4 0 M Pa , 沒(méi)有上部采區(qū)時(shí)將壓力減小到 3 0 MP a。 . 主水平附近的下部采區(qū)可選用比例減壓閥控制供水 壓力, 礦井延伸的下部水平可采用從澄清水池以自 流靜壓的方式供水。 

5 Y42F減壓閥的選用

因井下用水量大, 水介質(zhì)的清潔度相對(duì)較差, 因 此必須選用流量大、 抗污染能力強(qiáng)且制造成本低的 減壓閥。減壓閥的種類(lèi)有定比減壓閥、 定壓減壓閥 和定差減壓閥。 對(duì)于大流量的回路中, 定壓減壓閥和定差減壓 閥只能采用先導(dǎo)型, 則其對(duì)介質(zhì)清潔度的要求高, 同 時(shí)這 2種減壓閥的制造成本較高, 不能滿(mǎn)足井下供 水系統(tǒng)中使用。定比減壓閥因制造方便且抗污染能 力強(qiáng), 因此在井下供水系統(tǒng)中選用定比減壓閥。 定比減壓閥的工作原理如圖 2所示。

1  主干管減壓應(yīng)采用并聯(lián)減壓方式；
2  分層支管減壓，可采用單閥減壓方式；
3  進(jìn)、出口壓力之比大于3：1時(shí)，宜采用串聯(lián)減壓方式；
4  減壓閥氣蝕校核不合格時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)減壓方式；
5  超高層建筑，宜設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱進(jìn)行垂向分區(qū)，分區(qū)內(nèi)可采用串聯(lián)減壓、并聯(lián)減壓、單閥減壓等減壓方式。
6  減壓分區(qū)的垂向距離：采用上位進(jìn)水方式的不宜大于24m，要求安靜的區(qū)域不宜大于18m；采用下位進(jìn)水的不宜大于18m；采用中位進(jìn)水的，可依據(jù)進(jìn)水具體位置，介于18m~24m之間。

單套減壓閥組應(yīng)由下列組件組成（沿水流方向）：
1 進(jìn)口端壓力表；
2 前檢修閥；
3 管道過(guò)濾器（減壓閥自帶過(guò)濾網(wǎng)的可不設(shè)）；
4 減壓閥；
5 可曲撓橡膠接頭（螺紋連接時(shí)采用活接頭。減壓閥自帶伸縮法蘭時(shí)可不設(shè)）；
6 后檢修閥（用于入戶(hù)支管減壓時(shí)可不設(shè)）；
7 出口端壓力表。
減壓閥組前、后管段上的壓力表分別顯示進(jìn)、出口壓力，尤其出口壓力表，以觀(guān)察減壓閥的減壓效果，判斷故障。對(duì)于減壓閥本身自帶壓力表的，可不另設(shè)；前、后檢修閥用于減壓閥組件維修時(shí)切斷兩端水源之用；管道過(guò)濾器設(shè)置在減壓閥之前，用于攔截水流中的雜質(zhì)，減少減壓閥的故障，提高運(yùn)行可靠性；設(shè)置可曲撓橡膠軟接頭或伸縮接，是為了便于減壓閥組的拆卸和裝配；由于閥后壓力比閥前壓力低，橡膠軟接頭一般設(shè)置在減壓閥之后。

減壓閥與閥組組件及管道的連接方式應(yīng)符合下列要求：
1 減壓閥公稱(chēng)尺寸小于DN50時(shí)，宜采用螺紋連接；
2 減壓閥公稱(chēng)尺寸大于或等于DN50時(shí)，宜采用法蘭連接。
與普通閥門(mén)一樣，減壓閥閥組各組件之間連接，及閥組與兩端給水管道的連接，當(dāng)減壓閥公稱(chēng)尺寸小于DN50時(shí)，宜采用螺紋連接；當(dāng)減壓閥公稱(chēng)尺寸大于或等于DN50時(shí)，宜采用法蘭連接。這是指通常情況。本規(guī)程附錄A中也列有公稱(chēng)尺寸等于DN50的減壓閥為螺紋連接。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)產(chǎn)品和工程具體情況選擇連接方式。

Y42F減壓閥在給水系統(tǒng)中的布置應(yīng)遵循下列原則：
1  當(dāng)采用上位進(jìn)水方式，減壓閥有可能產(chǎn)生氣蝕時(shí)，可改為中位進(jìn)水或下位進(jìn)水方式； 
2  對(duì)于有安靜要求的區(qū)域，可采用中、下位進(jìn)水方式；
3  減壓閥組內(nèi)的壓力表應(yīng)垂直布置，過(guò)濾器的排污口應(yīng)向下布置。
4  減壓閥的安裝方向，宜保證減壓閥的閥瓣運(yùn)動(dòng)為垂直方向。
上位進(jìn)水方式，出口壓力較低，在減壓差較大時(shí)，容易產(chǎn)生氣蝕，經(jīng)校核后，氣蝕余度較小或可能產(chǎn)生氣蝕的，可采用降低減壓閥安裝高度的方法，提高出口壓力，避免氣蝕發(fā)生，常規(guī)方法是改為中位進(jìn)水或低位進(jìn)水方式。減壓閥的運(yùn)行噪音與減壓閥的氣蝕余度有關(guān)，氣蝕余度越小，運(yùn)行噪音越大，對(duì)于有安靜要求的區(qū)域，采用中、低位進(jìn)水方式，可有效提高減壓閥的氣蝕余度。

減壓閥安裝方向決定其閥瓣運(yùn)動(dòng)方向，盡量使減壓閥閥瓣啟閉運(yùn)動(dòng)為垂向。可減小密封圈磨損，減少?gòu)椈珊透袘?yīng)膜片的受力偏差，延長(zhǎng)減壓閥的使用壽命。閥瓣運(yùn)動(dòng)方向與水流方向垂直的減壓閥宜水平安裝，閥瓣運(yùn)動(dòng)方向與水流方向平行的減壓閥宜垂直安裝，閥瓣運(yùn)動(dòng)方向與水流方向成“Y”型結(jié)構(gòu)的減壓閥，可按照Y型的角度，宜取閥瓣運(yùn)動(dòng)方向與垂直方向較近的方向?yàn)榘惭b方向。對(duì)于比例式減壓閥的安裝，還應(yīng)注意其呼吸孔不應(yīng)向上，不能被塵埃堵塞。

圖 1 井下供水系統(tǒng)圖 利用井下主排水泵排到地面的礦井水經(jīng)處理站 處理的水自流到井筒中的主供水管, 在下井口分為 2路。一路選用大比例的減壓閥將水壓減壓到 4 0 . M P a以下, 在主要大巷中敷設(shè) 1趟管路上山采 區(qū), 保證上山采區(qū)的供水壓力在 1 5~ 4 0 M P a . . 。另 一路選用較小比例的減壓閥將水壓減到 3 0 MP a以 . 下, 經(jīng)大巷中的主供水管路向主水平及下山采區(qū)供 水。對(duì)于下山采區(qū)垂高超過(guò) 100 m 的工作面, 再增 加小比例的減閥壓將水壓減到 3 0M Pa。 .

井下供水 的水源壓力是由水的勢(shì)能靜壓決定 的, 對(duì)于 1個(gè)具體的礦井, 在下井口的實(shí)際壓力是由 井筒深度決定的, 是 1個(gè)固定值, 選用適當(dāng)?shù)谋壤郎p 壓閥后, 各減壓閥出口壓力也為一個(gè)定值, 可以方便 地控制各采區(qū)的供水壓力范圍。如某礦的主水平井 筒深度為 600 m, 下井口的水壓約為 6 MP a 對(duì)于主 , 水平管路可 選 2∃1的減壓 閥將出 口壓力 減到 3 0 . M P a, 對(duì)于上部采區(qū)選用 3∃2的減壓閥將出口壓力 減到 4 0 M Pa .  在井下建澄清水池和設(shè)置水處理裝置, 采用變頻控制的水泵供水。 圖 2 定比減壓閥的工作原 理 定比減壓閥的工作原理是高壓介質(zhì)從 p 1 口進(jìn) 入減壓閥, 壓力作用在閥芯柱塞的小端, 推動(dòng)閥芯左 移, 介質(zhì)經(jīng)節(jié)流口和閥體內(nèi)的流道到閥芯柱塞的大 端, 減壓后的壓力作用下推動(dòng)閥芯右移, 按照原設(shè)定 的減壓比例達(dá)到 1個(gè)平衡位 置, 使 p 2 按 p 1 的比例 輸出相應(yīng)的壓力。 閥芯的受力平衡方程式為: 當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)減壓閥時(shí), 在閥芯兩端壓力的作用 下, 自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)節(jié)流口開(kāi)度的大小, 保持出口壓力 按進(jìn)口壓力的比例輸出, 而與流經(jīng)減壓閥的流量無(wú) 關(guān)。當(dāng)介質(zhì)不流動(dòng)時(shí), 靜壓作用下閥芯右移關(guān)閉節(jié) 流口, 維持進(jìn)出口的壓力比例不變。 從定比減壓閥的工作原理可知, 當(dāng)系統(tǒng)需要介 質(zhì)時(shí), 介質(zhì)流流經(jīng)減壓閥, 按定比減壓。當(dāng)系統(tǒng)不需 要介質(zhì)時(shí), 自動(dòng)關(guān)斷而保持減壓比不變。此種既能 減動(dòng)壓, 又能減靜壓的原理特別適用于煤礦井下的 開(kāi)式供水的管路系統(tǒng)中, 無(wú)論流量大小始終保證出 口壓力穩(wěn)定。 實(shí)際使用中, 根據(jù) p 1 的壓力和所需 p 2 壓力的 大小, 選擇閥芯兩端的直徑, 制成相應(yīng)的減壓比, 如 2∃1 3∃2, 4∃3 , 等。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求