电子自动控制型快速气水分离测压装置的研究与设计

2013-11-13刘臣刚

科技视界 2013年15期

刘臣刚

（淮南矿业集团朱集矿井建设项目部，安徽淮南 232000）

0 引言

矿井地煤质构造带和顶底板含高压水煤层气体瓦斯压力[1,4]的大小直接关系着瓦斯涌出和煤与瓦斯突出的能力。准确测定瓦斯压力对矿井合理地制定瓦斯防治措施、预测煤与瓦斯突出[5-7]危险性具有十分重要的意义。传统的测压装置测得的是混合气的压力，并非纯洁的瓦斯的压力，主要原因是没能将混合气中的瓦斯与水蒸气分离。本文论述了一种电子自动控制[2-3]型快速气水分离测压装置，在实际应用中取得了很好的效果。

1 结构设计

系统主要包括进气阀、气水分离装置、水溶器、本安电动阀、出水口、传感头、单向导通装置、容器罐、数字压力表、主控制器、监控分站和存储装置。装置结构设计简图如图1所示。

图1 装置结构设计简图

2 工作原理分析

本安型气水分离快速测压装置主要由煤层气体水自动分离器和自动控制排水器两部分组成，工作原理如下。

2.1 气水自动旋风分离器

QL系列煤层气气水分离器是由外壳、滤芯（丝网）、排水器等组成。当含有一定尘埃和水分的煤层气雾沫进入分离器后，在雾沫惯性的基础上，科学利用了雾沫与丝网细丝相互碰撞的原理，细丝表面上的雾沫在扩散和重力基础上，使雾沫逐渐形成较大的液滴，直到液滴重力越过气体的上升与液体表面张力的合力时，液体就从细丝上分离下来，使除水率达到95%以上。当混合气水进入分离管后，混合气体被分离为水，水溜入水溶器中，然后由自动放水装置给排放井下巷道内；煤层气体通过单向导通装置存储在气体溶器内，有安装数字压力表测得瓦斯气体压力，并将数值传送监控分站，有地面中心站计算机存储起来。气水自动旋风分离器如图2所示，气水自动分离器结构如图3所示。

图2 气水自动旋风分离器

图3 气水自动分离器

2.2 自动排水器

当水溶内的水达到一定高的位置时，安装在水溶器内的水位传感器就会动作，将此动作信号送给本装置主控系统，主控制器发出控制信号，让本安电动阀自动得电，电动阀门打开阀门进行延时放水，将放到设定位置电动阀自动关闭，循环往复实现放水功能。系统原理框图如图4所示。

3 应用场合说明

本安型气水分离快速测压装置可以准确测量煤层中瓦斯气体的压力，应用在煤矿地质构造带和顶底板含高压水瓦斯气体的测量中。

图4 系统原理框图

4 井下实验结果分析

2010年7月11日，笔者将该装置安装西翼胶带机上山揭11煤地点，对该处的2号测压孔进行瓦斯压力的测量。

本安型气水分离快速测压装置由QL系列煤层气气水分离器和自动排水器两部分组成。

2010年7月到2010年8月，笔者在西翼胶带机上山揭11煤地点进行试验，通过两块压力表测量煤层的瓦斯压力。一块压力表使用该装置进行瓦斯压力测量，测量的是瓦斯气体的压力，另一块压力表作为对比，未使用瓦斯气水自动分离和自动排水装置，测量的为气水混合后的压力，两块压力表测量的数据如表1所示，井下实验图如图5所示。