CN202125310U - 一种带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统 - Google Patents

Abstract

一种带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，所述自动阻爆装置主要包括阻爆装置主机、抑爆装置主机、抑爆装置、电动阻爆阀、电动排空阀、火焰传感器，火焰传感器置于瓦斯排空支管路和瓦斯利用支管路上，电动排空阀置于瓦斯排空支管路上，电动阻爆阀和抑爆装置均置于瓦斯利用支管路一侧的瓦斯抽放分管路上，阻爆装置主机的输入端连接抑爆装置主机、输出端连接电动阻爆阀及电动排空阀，抑爆装置主机连接抑爆装置；本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，阻爆系统响应速度快、回火阻断能力强，在并存多个利用支管路的瓦斯输送系统中，无论哪个支路发生回火事故时，都可及时将主利用支管路分段分级地加以阻爆控制。

Description

一种带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统

技术领域

 本实用新型涉及煤矿行业瓦斯输送安全保障系统，特别提供一种带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统。

背景技术

目前我国多数煤矿，在生产过程中都伴随有瓦斯涌出现象，严重地影响了煤矿的安全生产，甚至发生瓦斯爆炸事故，造成重大人员伤亡和财产损失。为了矿井的安全生产，很多煤矿将瓦斯抽放与利用工艺，应用于矿井的安全生产环节，将采区内涌出的瓦斯通过抽放管路，集中输送到井上并加以利用或放空处理。在采用瓦斯利用方面包括：瓦斯发电、民用、提纯等方式，在瓦斯利用的支管路中，时常会因运转设备、静电、雷电等原因，引起管路中瓦斯气体的燃烧与爆炸。因瓦斯输送的主管路及各分支管路之间是相互连通的，一旦某支路发生燃烧并产生回火现象，将引起整个抽放系统的燃烧与爆炸，这种情况是一定要杜绝的，那么主动防范、将灾害消灭于荫芽状态，是解决问题的唯一办法。

目前所采用的主动防范措施包括：在各支管路与主管路之间设置截止阀门、自动抑爆灭火、水封式阻火滞爆及火焰探测器等装置。在这些措施当中，阻爆控制是最为薄弱的环节之一，有的矿采用手动阀门，其可控性不言而喻；有的矿虽然采用了电动阀和火焰传感器，但控制响应时间较长，其阻爆效果不佳。多数矿井在瓦斯利用的支管路上是采用单级阻爆方式，难以从根本上阻断管路中的回火现象；随科学技术的提高、对安全生产的要求越来越高，新的安全标准《AQ 1076—2009》及《AQ 1079—2009》（国家安全生产监督管理总局2010-07-01发布实施）所规定的技术要求与现行的标准偏差较大，如：在自动阻爆控制过程中，新标准对火焰传感器的响应时间、控制器的反应时间、阻爆阀门的动作速度都提出了更高的要求，而现有的相关产品与装置均不能达到和满足这些要求。

对应新的安全生产标准要求，现有阻爆装置的功能最为突出缺点是响应速度慢，主要存在的技术问题有：（1）、采用手动阻爆阀来控制瓦斯回火和阻爆，措施落后、方法简单，效果甚微，必须根据新标准立即更新换代；（2）、目前，在已采用了电动调节阀和火焰传感器的阻爆控制系统中，其时效性较差，其原因有三：其一、火焰传感器的响应时间长且大多数的响应时间都是秒级产品，火焰的有效探测距离小，在0.5-3m左右；其二、控制器环节易受干扰失灵且响应时间长；其三、电动阻爆机构动作慢，由于总的控制响应时间较长，其阻爆效果不佳；（3）、在煤矿抽放瓦斯利用率越来越高的今天，在一条瓦斯利用支管路上，往往并存多个利用支路，简单地采用单级自动控制阻爆方式，难以彻底阻断回火通道，易造成整个抽放系统的瓦斯爆炸事故，难以实现系统的安全可靠性。。

发明内容

本实用新型特别提供一种带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，该阻爆装置结构简单，直接应用于煤矿瓦斯抽放输出端与瓦斯利用的输入端之间、是输送过程中的安全控制环节，是煤矿安全生产的必备措施；并且阻爆系统响应速度快、回火阻断能力强，在并存多个利用支管路的瓦斯输送系统中，无论哪个支管路发生回火事故时，都可以及时将主利用支管路分段分级地加以阻爆控制，并配合各分段的自动抑爆灭火、水封式阻火滞爆等主动防御措施，将火源消灭在萌芽状态，因此大大地提高了阻爆系统的可靠性。

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，合理布置排空及利用支管路的相对位置；在分管路上根据支管路的数量，设置多级阻爆控制机构，并充分利用现有的喷粉抑爆装置技术，接收该装置的动作节点来控制快速阻爆阀门的闭合截止；

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，采用阀门主动阻爆技术、多级防护技术、多级阻爆技术，从本质上完全隔断了火焰的燃烧通路和燃烧气源；在设计瓦斯利用支管路中，合理布置排空支管路及其它各个利用支管路的相对位置；在分管路上根据分支管路的多少，设置多级阻爆控制机构，在每个分支利用管路上，安装快速反应火焰传感器；充分利用喷粉抑爆装置的输出动作节点信号，输入到阻爆装置；在控制环节选用西门子PLC控制器对整个阻爆系统进行实时监控；在管路的阻断环节，选用国内动作速度最快的矿用隔爆型电动关断阀，作为执行机构。

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，瓦斯抽放系统主要包括瓦斯抽放主管路（1）、瓦斯抽放分管路（2）、瓦斯排空支管路（3）、瓦斯利用支管路（4），瓦斯抽放主管路（1）连接瓦斯抽放分管路（2），瓦斯抽放分管路（2）上连接有瓦斯排空支管路（3）和瓦斯利用支管路（4），其中，所述瓦斯抽放系统上设置有自动阻爆装置；所述自动阻爆装置主要包括阻爆装置主机（5）、抑爆装置主机（6）、抑爆装置（7）、电动阻爆阀（8）、电动排空阀（9）、火焰传感器（10），火焰传感器（10）置于瓦斯排空支路和瓦斯利用支路上，电动排空阀（9）置于瓦斯排空支路上，电动阻爆阀（8）和抑爆装置（7）均置于瓦斯利用支路一侧的瓦斯抽放分管路（2）上，阻爆装置主机（5）的输入端连接抑爆装置主机（6）、输出端连接电动阻爆阀（8）及电动排空阀（9），抑爆装置主机（6）连接抑爆装置（7）。 

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其中，所述瓦斯抽放主管路（1）与瓦斯排空支管路（3）之间的瓦斯抽放分管路（2）上设置有抽放泵（11）。

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其中，所述火焰传感器（10）是响应时间小于5ms的紫外线火焰传感器（10），取代了以往的红外火焰传达感器，提高火焰探测的快速反应能力，并安装在每个支管路上，火焰的有效探测距离大于10m 。

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其中，所述阻爆装置是矿用隔爆型PLC控制器；所述PLC控制内核是西门子PLC控制器；可对多个瓦斯利用支管路（4）上的火焰传感器（10）进行采样分析，只要任一支管路有发火现象，即可在15ms内做出控制响应，在做出瓦斯抽放分管路（2）多级阻断控制的同时，将排空管路上的电动排空阀（9）快速打开，使瓦斯抽放主管路（1）中的煤层气迅速排空。

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，采用多级防护，在瓦斯利用支管路（4）附近的瓦斯抽放分管路（2）上设置电动阻爆阀（8），对于任一支管路的发火，对其余支管路也采取隔离关断，多级保证，将火源控制在一小段管道内，在其可燃气体量有限的条件下，火焰只能在有限区域内燃烧，减少了危害；并且在瓦斯利用支管路（4）发生燃火时，打开瓦斯排空支管路（3）上设置的电动排空阀（9），防止管道内气体压力过高，损伤其他设备；如果遇到特殊情况，如瓦斯排空支管路（3）发生雷电火灾，则关断所有的电动阻爆阀（8），停止抽放泵（11）。

本实用新型所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其中，在阻爆控制上将每个利用支管路作为一个阻爆单元，在整个主利用支路（即瓦斯抽放分管路（2））上形成多级阻爆并用，在阻爆的同时，将排空打开，将主支路（即瓦斯抽放主管路（1））输入端瓦斯气体进行放空处理，大大提高了阻爆系统的可靠性。   

附图说明

    图1为阻爆装置布置示意图；

图2为阻爆装置电器控制系统示意图；

图3为阻爆装置电源部分Ⅰ示意图；

图4为阻爆装置电源部分Ⅱ示意图；

图5为阻爆装置主机部分Ⅰ示意图；

图6为阻爆装置主机部分Ⅱ示意图；

图7为阻爆装置接口部分继电器板1示意图；

图8为阻爆装置接口部分继电器板2示意图

图9为阻爆装置1#电动阻爆阀接口部分示意图；

图10为系统程序控制框图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，瓦斯抽放系统主要包括瓦斯抽放主管路（1）、瓦斯抽放分管路（2）、1个瓦斯排空支管路（3）、3个瓦斯利用支管路（4），瓦斯抽放主管路（1）连接瓦斯抽放分管路（2），瓦斯抽放分管路（2）上连接有瓦斯排空支管路（3）和瓦斯利用支管路（4），所述瓦斯抽放系统上设置有自动阻爆装置；所述自动阻爆装置主要包括阻爆装置主机（5）、抑爆装置主机（6）、抑爆装置（7）、电动阻爆阀（8）、电动排空阀（9）、火焰传感器（10），瓦斯排空支管路（3）和瓦斯利用支管路（4）上均设置有火焰传感器（10），瓦斯排空支管路（3）设置有电动排空阀（9），电动阻爆阀（8）和抑爆装置（7）均置于瓦斯利用支管路（4）一侧的瓦斯抽放分管路（2）上，阻爆装置主机（5）的输入端连接抑爆装置主机（6）、输出端连接电动阻爆阀（8）及电动排空阀（9），抑爆装置主机（6）连接抑爆装置（7），瓦斯抽放主管路（1）与瓦斯排空支管路（3）之间的瓦斯抽放分管路（2）上设置有抽放泵（11）；由抑爆装置主机（6）发来的抑爆装置（7）常闭节点信号作为阻爆装置主机（5）动作的输入信号，在整套装置正常工作条件下，瓦斯抽放分管路（2）、瓦斯利用支管路（4）以及瓦斯抽采泵均处在开的状态下，当发生燃火或爆燃情况时，由抑爆装置主机（6）的输入信号可以判断出某条管路发生异常，并得出具体的发生异常的管路地址，阻爆装置主机（5）迅速做出关断所有瓦斯利用支管路（4）或瓦斯排空支管路（3）对应的分管路的阀门，并发出停泵信号。

本实施例所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其中，所述火焰传感器（10）是响应时间小于5ms的紫外线火焰传感器（10），取代了以往的红外火焰传达感器，提高火焰探测的快速反应能力，并安装在每个支管路上，火焰的有效探测距离大于10m 。

本实施例所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其中，所述阻爆装置是矿用隔爆型PLC控制器；所述PLC控制内核是西门子PLC控制器；可对多个瓦斯利用支管路（4）上的火焰传感器（10）进行采样分析，只要任一支管路有发火现象，即可在15ms内做出控制响应，在做出主支路多级阻断控制的同时，将排空支管路上的电动排空阀（9）快速打开，使瓦斯抽放主管路（1）中的煤层气迅速排空。

本实施例所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，阻爆装置主机（5）工监控1条瓦斯排空支管路（3）、3条瓦斯利用支管路（4）的出口燃火情况，由抑爆装置主机（6）发来的抑爆装置（7）常闭节点信号K1～K4作为阻爆装置主机（5）动作的输入信号，在整套装置正常工作条件下，瓦斯抽放分管路（2）和瓦斯利用支管路（4）以及瓦斯抽采泵均处在通路状态下，当发生燃火或爆燃情况时，由抑爆装置主机（6）的输入信号可以判断出某条管路发生异常，并得出具体的发生异常的支管路地址，例如， 1#瓦斯排空支管路（3）、2#瓦斯利用支管路（4）、3#瓦斯利用支管路（4）、4#瓦斯利用支管路（4），迅速做出关断所有瓦斯利用支管路（4）或瓦斯排空支管路（3）对应的瓦斯抽放分管路（2）上的阀门，并发出停泵信号。

实施例2

如图2所示阻爆装置的外部接线图，一台阻爆装置主机（5）接入6组抑爆装置节点（12）、1个抽放泵接点（13）、6个抑爆装置（7），阻爆装置主机（5）上有电源输出端（14）和电源输入端（15），抑爆装置（7）上连接有电源输入端（16）不仅具有6台阻爆阀电动装置的控制功能，还具有输出电源及停泵信号的功能，其中图3为图2中装置电源部分Ⅰ示意图，电源是660V（1170V或380V）/220；图4为图2中阻爆装置电源部分Ⅱ示意图，其中DC1是开关电源，DC2、DC3是本安电源；图5为图2中阻爆装置主机部分Ⅰ示意图；图6为图2中阻爆装置主机部分Ⅱ示意图；图7为图2中阻爆装置接口部分Ⅰ示意图；图8为图2中阻爆装置接口部分Ⅱ示意图；图9为图2中阻爆装置接口部分Ⅲ示意图，图中11-21为电动阀接线图，1-3为交流660V电源接线端，1155为开阀接线端，1159为关阀接线端，1147、GND、1157为阀位接线端；图10为图2中系统程序控制框图。

Claims (4)

1.一种带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其中，瓦斯抽放系统主要包括瓦斯抽放主管路（1）、瓦斯抽放分管路（2）、瓦斯排空支管路（3）、瓦斯利用支管路（4），瓦斯抽放主管路（1）连接瓦斯抽放分管路（2），瓦斯抽放分管路（2）上连接有瓦斯排空支管路（3）和瓦斯利用支管路（4），其特征在于：所述瓦斯抽放系统上设置有自动阻爆装置；所述自动阻爆装置主要包括阻爆装置主机（5）、抑爆装置主机（6）、抑爆装置（7）、电动阻爆阀（8）、电动排空阀（9）、火焰传感器（10），火焰传感器（10）置于瓦斯排空支管路（3）和瓦斯利用支管路（4）上，电动排空阀（9）置于瓦斯排空支管路（3）上，电动阻爆阀（8）和抑爆装置（7）均置于瓦斯利用支路一侧的瓦斯抽放分管路（2）上，阻爆装置主机（5）的输入端连接抑爆装置主机（6）、输出端连接电动阻爆阀（8）及电动排空阀（9），抑爆装置主机（6）连接抑爆装置（7）。

2.按照权利要求1所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其特征在于：所述瓦斯抽放主管路（1）与瓦斯排空支管路（3）之间的瓦斯抽放分管路（2）上设置有抽放泵（11）。

3.按照权利要求1所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其特征在于：所述火焰传感器（10）是紫外线火焰传感器（10）。

4.按照权利要求1所述带有自动阻爆装置的瓦斯抽放系统，其特征在于：所述阻爆装置是矿用隔爆型PLC控制器；所述PLC控制内核是西门子PLC控制器。

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