比例控制阀在下向孔抽采自动排水上的应用——新型下向孔自动排水在线监测装置

新庄孜矿信息中心 黄 彬

一、下向孔抽采存在问题提出

瓦斯抽采系统中下向孔容易受到含水煤岩层裂隙水的存积，造成下向孔内积水，从而影响了抽采钻孔内瓦斯解析，降低了抽采效率。为提高抽采效率，必须对孔内积水定时排出。

目前我局抽采下向孔多采用人工使用高压风排出孔内积水的形式，或者是用监控中心站定时软件控制压风排出的方法。人工方法耗时费工且不方便；监测中心站定时软件发出命令控制的形式，对控制装置及关联设备是否正常、压风有无、冲孔是否成功没有进行监测，不能真实反映压风排出装置的工作状态。

二、新型下向孔自动排水在线监测装置实现的功能

针对以上问题，我们设计了一款能自行定时打开压风冲孔排出积水的装置，且该装置能监测压风排水的真实状态，并转换成电信号传输给监控中心站，由中心站记录一次冲孔成功。

该装置能自动工作，无需监控中心站定时软件支持，可以接入任何监控系统。监控中心站只需定义为开关量（开关量-5mA～0～+5mA，0～1mA～5mA），系统即能记录压风排水装置的工作状态及每天的排水次数。冲孔时间间隔由操作工根据现场孔内积水情况任意设置。且该装置可以现场手动操作，按下比例控制阀的红色按钮（或定时器板上的复位按钮）即可进行冲孔排水。中心站对设备自动放水和手动放水均能进行记录。

图1 新型下向孔自动排水在线监测装置原理框图

图2 新型下向孔自动排水在线监测装置安装示意图

三、新型下向孔自动排水在线监测装置工作原理

新型下向孔自动排水在线监测装置（如图1、2所示）使用分站电源箱KDW6B提供的本质安全型21V直流电源，定时控制板输出受控21V给防爆电磁阀控制比例球阀来开启或关断压风执行冲孔排水工作，在压力输出端安装一只气体压力传感器，检测压风排出装置的工作执行状态，定时控制器把气体压力传感器输出的触点信号（闭合或断开）转换成与压风排出装置真实工作状态相对应的电流信号传送给监控分站，监控分站将信息传送给监控中心站。由中心站记录压风排出装置每天的工作次数及关联设备的工作状态。

定时控制器由三正公司生产的放水器板改制而成，在放水器板上增加了1只低功耗12V继电器，1只1N4007二极管，1只C1815三极管和1个3.9mΩ电阻。

改制方法：

1）将1N4007二极管串接到放水器板上的红黑压线柱上，线路连接如图3所示：

图3 定时器改造连接图

压风排出装置的时间设置：通过定时控制板上的拨码开关来实现对时间的设置。

“1～7”设定停止时间，冲孔时间为90S，“1”:5分钟，“2”:10分钟，“3”:20分钟，“4”:40分钟，“5”:1小时20分钟，“6”:2小时40分钟，“7”:5小时20分钟。例如设置1小时冲孔1次，将“3”“4”推上去即可，设置2小时冲孔1次，将“4”“5”推上去即可。“8”表示冲孔与停止相互切换，推上去表示冲孔时间未1分钟30秒。如重新设置冲孔时间间隔，必须按复位按钮才可立即按重新设置的时间工作。

2）将±5mA(1～5mA)电流输出两个控制端与cpu断开，原择码：“1、0”表示+5mA，“0、1”表示-5mA，线路连接如图4。

当压力检测开关断开时，控1为1，控2为0，表示-5mA，无压风，检测开关闭合时：控1为0，控2为1，表示+5mA，有压风。±5mA与1～5mA之间的转换通过放水器板上的跳线即可。

定时器原理图与三正放水器板原理图相同。

四、装置使用条件

压风排出装置的工作电流在160mA左右，使用1*4*7/0.52的监测用电缆，为保证压风排出装置正常可靠工作，必须保证电磁阀工作时两端的电压不得低于18V，监测分站电源箱与压风排出装置最大距离不得超过750米。

五、使用范例

我矿在54108高抽巷3#钻窝等两处进行了试验，此处举例54108高抽巷3#钻窝。此处我们根据钻孔积水量设置每1小时40分钟防水一次，每次放水90S。系统如实的记录下了放水器动作曲线，如图五所示。

图五 54108高抽巷3#钻窝防水开停曲线

六、常见故障及处理办法

如中心站显示断线，则表示分站与压风排出装置之间的电缆断线或21V电源板损坏无21V输出，需检查通讯电缆或者更换21V电源板。常关不开，表示定时控制单元故障，电磁阀卡死，无高压风；常开不关，表示防爆电磁阀卡死，不能复位，压风关不上。常开或常关需要检查电磁阀是否完好。