礦井供水系統活塞式減壓閥

礦井供水系統活塞式減壓閥Y42F 礦井供水系統減壓閥Y42F  煤炭礦井供水系統活塞式減壓閥Y42F 

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹礦井供水系統活塞式減壓閥SY42AX型活塞式煤礦減壓閥 結構特點和用處 本系列減壓閥屬于先導活塞式減壓閥。由主閥和導閥兩部分組成。主閥主要由閥座、主閥盤、活塞、彈簧等零件組成。導閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調節彈簧等零件組成。通過調節調節彈簧壓力設定出口壓力、利用膜片傳感出口壓力變化，通過導閥啟閉驅動活塞調節主閥節流部位過流面積的大小，實現減壓穩壓功能。 主產品主要用于煤礦水管路，起減壓穩壓作用給水減壓閥設置方式的確定應遵循下列原則：根據煤礦井下供水的特點, 從節約水資源、 減少能源消耗、 降低礦井生產成本出發, 探討 經濟可行、 安全可靠的煤礦井下供水方案, 為煤礦的正常安全生產提供可靠的保證。

Y42F 關鍵詞: 礦井供水; 優化方案; 減壓閥; 節約能源 

3 Y42F 現煤礦常用的供水方式及缺點

對于煤層賦存較淺 ( 300~ 400 m ) 的煤礦, 大多 采用靜壓直接向井下供水, 而井深超過 400 m 深的 礦井就不能直接供水了, 必須進行降壓后才能供水, 否則因壓力過高一方面是容易造成管路爆管事故, 跑水, 浪費水資源, 另一方面是爆管后的高壓水對在 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 立給水泵站, 通過水泵向采區供水。 此種供水方式的缺點是只能使主水平大巷的供 水壓力符合規范規定, 不能保證上山采區、 下山采區 的供水壓力合理, 水泵供水還消耗大量的能源, 供水 系統的維護成本高。

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

( 3)老礦井也采用井下建水池, 收集采空區的 水, 再通過水泵向各采區供水。其缺點是不能保證 上山采區、 下山采區的供水壓力合理, 另未經處理的 井下水中含有腐蝕性的成份, 增加了管路和機電設 備的故障率, 加大了維修成本, 同時影響管路和機電 設備的使用壽命, 無形中增加了礦井的生產成本。

4 優化的供水方案 煤礦供水因其特殊性, 供水系統屬開式、 高壓、

1 Y42F概 述

我國是個淡水資源緊缺的國家, 節水節能是我 國的一項基本國策。對于從事煤炭生產的煤礦, 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。在煤炭開采的開拓方案中, 無論是平 硐開拓、 斜井開拓還是立井開拓, 其主要開拓大巷通 常布置在其中的某個水平, 而煤層的賦存通常有一 定的傾角, 同一煤層在井田范圍內的埋藏是不同的, 對于煤層群更是埋藏在不同的地質層高內, 因此在 同一井田范圍的不同采區高差可相差幾百米。 煤礦井下供水多數由地面經井筒中的供水管路 以自流靜壓的方式向井下供水。這樣因水的靜壓原 因不同層高的采區水壓差很大, 上山開拓的采區的 水壓低于主水平大巷, 下山開拓的采區的水壓高于 主水平大巷。其結果是有的地方供水不足, 有的地 方水壓過高造成爆管或損壞設備, 影響礦井的安全 生產。

2 Y42F煤礦井下供水應注意的事項

 上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥煤礦井下消 防、 灑水設計規范 規定, 煤礦井下供水的大壓力 不得超過 4 0 MP a 此規定的目的除考慮投資成本運行成本外, 還考慮到因水壓過高造成爆管后可能 對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, 機電設備的冷卻用水。如果水壓過大, 則水量消耗 大, 同時可能對機電設備造成爆裂事故。而水壓過 小, 則水量小致使霧化效果不好, 除塵效果差, 同時 機電設備的冷卻水量不足而超溫停機。 對于采區使用的機電設備對冷卻用水水壓的要 求通常是 ! 3 0 MP a 理想水壓在 1 5~ 2 5 MP a 既  問題探討 大流量, 不同時段的用水量不均衡, 考慮機電設備承 壓的能力等特點, 要求系統應簡單可靠, 減少管路的 跑、 滴、 節約水資源, 降低維護成本和降低能 冒、 漏, 源消耗, 為礦井的生產提供安全保障。 因此煤礦 井下供水的理想方案應滿足以下條 件: 利用煤炭開采過程中的礦井涌水, 減少從地面取 水以節約水資源; 系統壓力穩定且具有流量自適應 性; 供水系統的能源消耗少。為此在調研多個礦井 的供水系統后, 經反復比較提出以下兩個適用于煤 礦井下供水系統的方案。 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減壓供水。井下供水 系統如圖 1所示。

根據礦井需要的用水量, 在井下建適當容量澄 清水池, 設置水處理裝置, 收集采空區和地質探放鉆 孔中的清水在井下澄清水池中進行加藥處理, 消除 水中的腐蝕性的成份后使用。井下供水泵站選用防 爆型的變頻器進行控制, 水泵出口設壓力傳感器將 壓力信號反饋給變頻器, 由變頻器控制水泵的轉速, 水泵輸出壓力穩定、 流量滿足系統需要水量。 水泵的出口壓力可根據礦井的生產布局情況進 行設定, 當有上山開采的采區時, 可將壓力調整接近 4 0 M Pa , 沒有上部采區時將壓力減小到 3 0 MP a。 . 主水平附近的下部采區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, 水介質的清潔度相對較差, 因 此必須選用流量大、 抗污染能力強且制造成本低的 減壓閥。減壓閥的種類有定比減壓閥、 定壓減壓閥 和定差減壓閥。 對于大流量的回路中, 定壓減壓閥和定差減壓 閥只能采用先導型, 則其對介質清潔度的要求高, 同 時這 2種減壓閥的制造成本較高, 不能滿足井下供 水系統中使用。定比減壓閥因制造方便且抗污染能 力強, 因此在井下供水系統中選用定比減壓閥。 定比減壓閥的工作原理如圖 2所示。

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

單套減壓閥組應由下列組件組成（沿水流方向）：
1 進口端壓力表；
2 前檢修閥；
3 管道過濾器（減壓閥自帶過濾網的可不設）；
4 減壓閥；
5 可曲撓橡膠接頭（螺紋連接時采用活接頭。減壓閥自帶伸縮法蘭時可不設）；
6 后檢修閥（用于入戶支管減壓時可不設）；
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、出口壓力，尤其出口壓力表，以觀察減壓閥的減壓效果，判斷故障。對于減壓閥本身自帶壓力表的，可不另設；前、后檢修閥用于減壓閥組件維修時切斷兩端水源之用；管道過濾器設置在減壓閥之前，用于攔截水流中的雜質，減少減壓閥的故障，提高運行可靠性；設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，橡膠軟接頭一般設置在減壓閥之后。

減壓閥與閥組組件及管道的連接方式應符合下列要求：
1 減壓閥公稱尺寸小于DN50時，宜采用螺紋連接；
2 減壓閥公稱尺寸大于或等于DN50時，宜采用法蘭連接。
與普通閥門一樣，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，當減壓閥公稱尺寸小于DN50時，宜采用螺紋連接；當減壓閥公稱尺寸大于或等于DN50時，宜采用法蘭連接。這是指通常情況。本規程附錄A中也列有公稱尺寸等于DN50的減壓閥為螺紋連接。設計人員可根據產品和工程具體情況選擇連接方式。

Y42F減壓閥在給水系統中的布置應遵循下列原則：
1  當采用上位進水方式，減壓閥有可能產生氣蝕時，可改為中位進水或下位進水方式； 
2  對于有安靜要求的區域，可采用中、下位進水方式；
3  減壓閥組內的壓力表應垂直布置，過濾器的排污口應向下布置。
4  減壓閥的安裝方向，宜保證減壓閥的閥瓣運動為垂直方向。
上位進水方式，出口壓力較低，在減壓差較大時，容易產生氣蝕，經校核后，氣蝕余度較小或可能產生氣蝕的，可采用降低減壓閥安裝高度的方法，提高出口壓力，避免氣蝕發生，常規方法是改為中位進水或低位進水方式。減壓閥的運行噪音與減壓閥的氣蝕余度有關，氣蝕余度越小，運行噪音越大，對于有安靜要求的區域，采用中、低位進水方式，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動方向，盡量使減壓閥閥瓣啟閉運動為垂向?？蓽p小密封圈磨損，減少彈簧和感應膜片的受力偏差，延長減壓閥的使用壽命。閥瓣運動方向與水流方向垂直的減壓閥宜水平安裝，閥瓣運動方向與水流方向平行的減壓閥宜垂直安裝，閥瓣運動方向與水流方向成“Y”型結構的減壓閥，可按照Y型的角度，宜取閥瓣運動方向與垂直方向較近的方向為安裝方向。對于比例式減壓閥的安裝，還應注意其呼吸孔不應向上，不能被塵埃堵塞。

圖 1 井下供水系統圖 利用井下主排水泵排到地面的礦井水經處理站 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 1趟管路上山采 區, 保證上山采區的供水壓力在 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, 經大巷中的主供水管路向主水平及下山采區供 水。對于下山采區垂高超過 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能靜壓決定 的, 對于 1個具體的礦井, 在下井口的實際壓力是由 井筒深度決定的, 是 1個固定值, 選用適當的比例減 壓閥后, 各減壓閥出口壓力也為一個定值, 可以方便 地控制各采區的供水壓力范圍。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, 對于上部采區選用 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從 p 1 口進 入減壓閥, 壓力作用在閥芯柱塞的小端, 推動閥芯左 移, 介質經節流口和閥體內的流道到閥芯柱塞的大 端, 減壓后的壓力作用下推動閥芯右移, 按照原設定 的減壓比例達到 1個平衡位 置, 使 p 2 按 p 1 的比例 輸出相應的壓力。 閥芯的受力平衡方程式為: 當介質流經減壓閥時, 在閥芯兩端壓力的作用 下, 自動平衡調節節流口開度的大小, 保持出口壓力 按進口壓力的比例輸出, 而與流經減壓閥的流量無 關。當介質不流動時, 靜壓作用下閥芯右移關閉節 流口, 維持進出口的壓力比例不變。 從定比減壓閥的工作原理可知, 當系統需要介 質時, 介質流流經減壓閥, 按定比減壓。當系統不需 要介質時, 自動關斷而保持減壓比不變。此種既能 減動壓, 又能減靜壓的原理特別適用于煤礦井下的 開式供水的管路系統中, 無論流量大小始終保證出 口壓力穩定。 實際使用中, 根據 p 1 的壓力和所需 p 2 壓力的 大小, 選擇閥芯兩端的直徑, 制成相應的減壓比, 如 2∃1 3∃2, 4∃3 , 等。與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求