一種水封阻火泄爆裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水封阻火泄爆裝置及其控制方法，屬于低濃度瓦斯管道安全輸送領(lǐng)域。該裝置包括三個(gè)腔和控制裝置，三個(gè)腔分別為水封腔、泄爆腔、儲(chǔ)水腔；該裝置從根本上提高了水封阻火泄爆裝置的水位檢測(cè)和控制的可靠性，實(shí)現(xiàn)瓦斯燃燒和爆炸時(shí)的快速補(bǔ)水和水封作用，避免泄爆瞬間密封水快速回流至進(jìn)氣管路，可以大幅度提高水封阻火泄爆裝置的可靠性和泄爆水封效果，為低濃度瓦斯管道輸送系統(tǒng)提供安全保障。
【專利說(shuō)明】一種水封阻火泄爆裝置及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種瓦斯管道輸送系統(tǒng)的安全保護(hù)裝置，具體涉及一種水封阻火泄爆裝置，屬于低濃度瓦斯管道安全輸送領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)AQ1076-2009《煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，水封阻火泄爆裝置是瓦斯發(fā)電輸送管道和地面瓦斯排空管道的第一級(jí)安全保障設(shè)施。在管道內(nèi)瓦斯燃燒和爆炸時(shí)，水封阻火泄爆裝置應(yīng)在第一時(shí)間起到阻止火焰通過(guò)并進(jìn)入裝置進(jìn)氣管道的作用，為避免引起井下瓦斯爆炸筑起第一道安全保障。然而當(dāng)前的單筒和雙筒水封阻火泄爆裝置存在水位監(jiān)測(cè)/控制困難、水封速度慢以及可靠性差等問(wèn)題，為煤礦井下低濃度瓦斯的有效利用帶來(lái)了隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了從根本上提高水封阻火泄爆裝置的水位檢測(cè)和控制的可靠性，實(shí)現(xiàn)瓦斯燃燒和爆炸時(shí)的快速補(bǔ)水和水封作用，避免泄爆瞬間密封水快速回流至進(jìn)氣管路，本發(fā)明提供了一種帶封堵門的三腔式水封阻火泄爆裝置，從根本上解決上述問(wèn)題，顯著提高低濃度瓦斯管道輸送系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0004]本發(fā)明提供的一種水封阻火泄爆裝置，其特征在于:包括三個(gè)腔和控制裝置，三個(gè)腔分別為水封腔、泄爆腔、儲(chǔ)水腔；
所述水封腔頂部設(shè)有水封腔上封頭，上封頭中心設(shè)有檢查口，底部設(shè)有水封腔下封頭，水封腔下封頭上方設(shè)有水封腔封堵裝置，水封腔封堵裝置固定在封堵座上，水封腔左側(cè)下端設(shè)有氣體輸入管路，氣體輸入管路在水封腔內(nèi)的底部設(shè)有分流網(wǎng)，水封腔右側(cè)上端設(shè)有第一連接管路，水封腔右側(cè)中部設(shè)有第一水位傳感器，水封腔右側(cè)下端設(shè)有第三連接管路，第三連接管路上方設(shè)有水封補(bǔ)水管，水封補(bǔ)水管位于分流網(wǎng)平面以下，第三連接管路下方設(shè)有水封排水管，水封補(bǔ)水管和水封排水管在第三連接管路同側(cè)布置，水封腔左側(cè)下端設(shè)有水封水位觀察窗；
所述泄爆腔通過(guò)第一連接管路與水封腔連通，第一連接管路的端部設(shè)有封堵門，泄爆腔頂部設(shè)有泄爆腔上封頭，上封頭中心設(shè)有泄爆片，底部設(shè)有泄爆腔下封頭，下封頭底部通過(guò)第二連接管路與儲(chǔ)水腔連接，泄爆腔的右側(cè)設(shè)有氣體輸出管路；
所述儲(chǔ)水腔位于泄爆腔下方且與泄爆腔平行設(shè)置，儲(chǔ)水腔頂部設(shè)有儲(chǔ)水腔上封頭，上封頭上方設(shè)有第二水位傳感器，儲(chǔ)水腔底部設(shè)有儲(chǔ)水腔下封頭，儲(chǔ)水腔左側(cè)通過(guò)第三連接管路與水封腔連通，第三連接管路上方設(shè)有儲(chǔ)水腔水封補(bǔ)水管路，通往儲(chǔ)水腔底部，儲(chǔ)水腔水封補(bǔ)水管路上設(shè)有水封補(bǔ)水閥門，儲(chǔ)水腔右側(cè)設(shè)有儲(chǔ)水水位觀察窗，觀察窗上方設(shè)有儲(chǔ)水補(bǔ)水管，下方設(shè)有儲(chǔ)水排水管；
所述控制裝置包括第一水位傳感器、第二水位傳感器、補(bǔ)水壓力傳感器、補(bǔ)水電動(dòng)球閥和排水電動(dòng)球閥，第一水位傳感器、第二水位傳感器、補(bǔ)水壓力傳感器、補(bǔ)水電動(dòng)球閥和排水電動(dòng)球閥均與控制器連接，由控制器控制，控制器連接聲光報(bào)警裝置和顯示終端。
[0005]上述方案中，所述控制器為PLC控制器。
[0006]上述方案中，所述水封腔封堵裝置包括封堵鋼板、封堵橡膠板、封堵裝置導(dǎo)向筒，封堵裝置導(dǎo)向筒位于封堵鋼板正下方，在封堵鋼板的上表面貼有一層封堵橡膠板。導(dǎo)向筒是圓筒狀的。
[0007]作為另一種實(shí)施方式，所述泄爆腔和儲(chǔ)水腔為一體式設(shè)計(jì)，由位于中部的泄爆腔下封頭和儲(chǔ)水腔上封頭分隔開，分為兩個(gè)腔。
[0008]本發(fā)明提供了一種所述的水封阻火泄爆裝置的控制方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)設(shè)備開機(jī)后，應(yīng)先完成自檢，初始化工作狀態(tài)；
(2)設(shè)備初始化完成后即進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，即開始將檢測(cè)到的水位信號(hào)和補(bǔ)水壓力信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸給PLC控制器；PLC控制器通過(guò)將檢測(cè)得到的信號(hào)數(shù)值與程序設(shè)定值進(jìn)行對(duì)t匕，完成如下操作:
①如水封腔內(nèi)當(dāng)前水位低于程序設(shè)定的最低水位時(shí)，PLC控制器打開補(bǔ)水電動(dòng)球閥，直至水封腔內(nèi)的水位達(dá)到程序設(shè)定水位時(shí)停止；
②如水封腔內(nèi)當(dāng)前水位高于程序設(shè)定的最高水位時(shí)，PLC控制器打開排水電動(dòng)球閥，直至水封腔內(nèi)的水位達(dá)到程序設(shè)定水位時(shí)停止；
③如補(bǔ)水壓力信號(hào)低于程序設(shè)定閾值時(shí)，PLC控制器通過(guò)閃爍顯示終端和打開聲光報(bào)警裝置來(lái)進(jìn)行警示；
④在顯示終端上實(shí)時(shí)顯示水封腔和儲(chǔ)水腔內(nèi)的水位和補(bǔ)水壓力值。
[0009]實(shí)際工作過(guò)程中，水位傳感器和補(bǔ)水壓力傳感器將水位信號(hào)和補(bǔ)水壓力信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸給PLC控制器，PLC控制器根據(jù)程序完成水封腔內(nèi)水位的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。當(dāng)補(bǔ)水壓力不足時(shí)，將在顯示終端上閃爍并通過(guò)聲光報(bào)警裝置進(jìn)行警示。
[0010]本發(fā)明提供的水封阻火泄爆裝置，帶來(lái)的有益效果:可以大幅度提高水封阻火泄爆裝置的可靠性和泄爆水封效果，為低濃度瓦斯管道輸送系統(tǒng)提供安全保障。
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1的俯視圖。
[0014]圖3為水封腔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為泄爆腔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為儲(chǔ)水腔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6為水封腔封堵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖7為水封阻火泄爆裝置的控制框圖。
[0019]圖中1、水封腔，2、第一連接管路，3、泄爆封堵門，4、泄爆腔，5、氣體輸出管路，6、第二連接管路，7、泄爆腔主體，8、補(bǔ)水電動(dòng)球閥，9、補(bǔ)水壓力傳感器，10、儲(chǔ)水腔，11、排水電動(dòng)球閥，12、水封補(bǔ)水閥門，13、第三連接管路，14、水封腔封堵裝置，15、氣體輸入管路，16、水封腔上封頭，17、檢查口，18、水封腔主體，19、第一水位傳感器，20、分流網(wǎng)，21、水封補(bǔ)水管，22、水封排水管,23、封堵座,24、水封腔下封頭,25、水封水位觀察窗,26、泄爆腔上封頭,27、泄爆片，28、泄爆腔主體，29、泄爆腔下封頭，30、儲(chǔ)水腔上封頭，31、第二水位傳感器，32、儲(chǔ)水補(bǔ)水管，33、儲(chǔ)水水位觀察窗，34、儲(chǔ)水排水管，35、儲(chǔ)水腔下封頭，36、儲(chǔ)水腔水封補(bǔ)水管路，37、封堵橡膠板，38、封堵鋼板，39、封堵裝置導(dǎo)向筒。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1:
如圖1飛所示，本發(fā)明提供的水封阻火泄爆裝置，包括三個(gè)腔和控制裝置，三個(gè)腔分別為水封腔、泄爆腔、儲(chǔ)水腔；
所述水封腔I頂部設(shè)有水封腔上封頭16，水封腔上封頭16中心設(shè)有檢查口 17，底部設(shè)有水封腔下封頭24，水封腔下封頭24上方設(shè)有水封腔封堵裝置14，水封腔封堵裝置14固定在封堵座23上，水封腔I左側(cè)下端設(shè)有氣體輸入管路15，氣體輸入管路15在水封腔I內(nèi)的底部設(shè)有分流網(wǎng)20，水封腔I右側(cè)上端設(shè)有第一連接管路2，水封腔I右側(cè)中部設(shè)有第一水位傳感器19，水封腔I右側(cè)下端設(shè)有第三連接管路13，第三連接管路13上方設(shè)有水封補(bǔ)水管21，水封補(bǔ)水管21與分流網(wǎng)20處于同一水平線上，第三連接管路13下方設(shè)有水封排水管22，水封補(bǔ)水管21和水封排水管22在第三連接管路13同側(cè)平行布置，水封腔I左側(cè)下端設(shè)有水封水位觀察窗25 ；
所述泄爆腔4通過(guò)第一連接管路2與水封腔I連通，第一連接管路2的端部設(shè)有泄爆封堵門3，泄爆腔4頂部設(shè)有泄爆腔上封頭26，泄爆腔上封頭26中心設(shè)有泄爆片27，底部設(shè)有泄爆腔下封頭29，泄爆腔下封頭29底部通過(guò)第二連接管路6與儲(chǔ)水腔10連接，泄爆腔4的右側(cè)設(shè)有氣體輸出管路5;
所述儲(chǔ)水腔10位于泄爆腔4下方且與泄爆腔4平行設(shè)置，儲(chǔ)水腔10頂部設(shè)有儲(chǔ)水腔上封頭30，儲(chǔ)水腔上封頭30上方設(shè)有第二水位傳感器31，儲(chǔ)水腔10底部設(shè)有儲(chǔ)水腔下封頭35，儲(chǔ)水腔10左側(cè)通過(guò)第三連接管路13與水封腔I連通，第三連接管路13上方設(shè)有儲(chǔ)水腔水封補(bǔ)水管路36，通往儲(chǔ)水腔10底部,儲(chǔ)水腔水封補(bǔ)水管路36上設(shè)有水封補(bǔ)水閥門12，儲(chǔ)水腔10右側(cè)設(shè)有儲(chǔ)水水位觀察窗33，儲(chǔ)水水位觀察窗33上方設(shè)有儲(chǔ)水補(bǔ)水管32，下方設(shè)有儲(chǔ)水排水管34 ；
所述控制裝置包括第一水位傳感器19、第二水位傳感器31、補(bǔ)水壓力傳感器9、補(bǔ)水電動(dòng)球閥8和排水電動(dòng)球閥11，第一水位傳感器19、第二水位傳感器31、補(bǔ)水壓力傳感器9、補(bǔ)水電動(dòng)球閥8和排水電動(dòng)球閥11分別與控制器連接，由控制器控制，控制器連接聲光報(bào)警裝置和顯示終端。
[0022]圖6示出了水封腔封堵裝置的結(jié)構(gòu):封堵裝置導(dǎo)向筒39位于封堵鋼板38正下方，在封堵鋼板38的上表面貼有一層封堵橡膠板37。封堵裝置導(dǎo)向筒39是為了避免封堵裝置往上托舉時(shí)與封堵座憋勁。而在封堵鋼板38上貼上一層封堵橡膠板37是為了讓封堵裝置可以更有效的瞬間封住氣體輸入管路。
[0023]本發(fā)明三腔式水封阻火泄爆裝置的工作原理:
瓦斯管道正常輸送時(shí)，低濃度瓦斯從水封腔氣體輸入管路流入水封腔，在流經(jīng)水封腔內(nèi)分流網(wǎng)后，經(jīng)第一連接管路和泄爆封堵門后進(jìn)入泄爆腔，再通過(guò)氣體輸出管路流出整個(gè)水封泄爆裝置。此時(shí)水封封堵裝置在瓦斯氣流作用下處于最低位置，泄爆封堵門在瓦斯氣流作用下處于打開狀態(tài)。水封腔內(nèi)的水也在瓦斯氣流的作用下部分流入儲(chǔ)水筒，使得儲(chǔ)水筒的水位比水封筒的水位高。
[0024]當(dāng)水封泄爆裝置氣體輸出端發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)，爆炸產(chǎn)生的高壓氣流和沖擊波瞬間進(jìn)入泄爆腔，泄爆封堵門在壓差作用下立即關(guān)閉，泄爆片破壞釋放爆炸產(chǎn)生的高壓氣流。與此同時(shí)，高壓爆炸氣流通過(guò)第二連接管路作用在儲(chǔ)水腔內(nèi)水面上，將儲(chǔ)水腔內(nèi)的水快速壓入水封腔內(nèi)，高壓水通過(guò)封堵座作用于水封封堵裝置下表面，使得水封封堵裝置被瞬間托舉并封堵住水封腔的氣體輸入管路。儲(chǔ)水腔內(nèi)的部分高壓水還通過(guò)水封補(bǔ)水管路快速進(jìn)入水封封堵裝置的上表面，讓水封腔內(nèi)的氣體輸入管路管口瞬間被水封住。在封堵裝置和水封共同作用下，確保爆炸氣流和火焰不會(huì)進(jìn)入氣體輸入管路，避免引爆井下瓦斯氣源。
[0025]本發(fā)明三腔式水封阻火泄爆裝置的控制過(guò)程如下:
(I)設(shè)備開機(jī)后，應(yīng)先完成自檢等初始化工作。
[0026](2)設(shè)備初始化完成后即進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，即開始將檢測(cè)到得水位信號(hào)和補(bǔ)水壓力信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸給PLC控制器。PLC控制器通過(guò)將檢測(cè)得到的信號(hào)數(shù)值與程序設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，完成如下操作:
①如水封腔內(nèi)當(dāng)前水位低于程序設(shè)定的最低水位時(shí)，PLC控制器打開補(bǔ)水電動(dòng)球閥8，直至水封腔內(nèi)的水位達(dá)到程序設(shè)定水位停止；
②如水封腔內(nèi)當(dāng)前水位高于程序設(shè)定的最高水位時(shí)，PLC控制器打開排水電動(dòng)球閥11，直至水封腔內(nèi)的水位達(dá)到程序設(shè)定水位停止；
③如補(bǔ)水壓力信號(hào)低于程序設(shè)定閾值時(shí)，PLC控制器通過(guò)閃爍顯示終端和打開聲光報(bào)警裝置來(lái)進(jìn)行警示；
④在顯示終端上實(shí)時(shí)顯示水封腔和儲(chǔ)水腔內(nèi)的水位和補(bǔ)水壓力值。
[0027]實(shí)施例2:
本實(shí)施例提供了另一種結(jié)構(gòu)布置方式。
[0028]本實(shí)施例的三個(gè)腔中，泄爆腔和儲(chǔ)水腔為一體式設(shè)計(jì)，但還是由中間的上下封頭分為兩個(gè)腔。
[0029]其實(shí)不管這個(gè)裝置是三個(gè)單獨(dú)的筒還是兩個(gè)單獨(dú)的筒(此時(shí)泄爆腔和儲(chǔ)水腔位于一個(gè)圓筒內(nèi))，整個(gè)裝置被分為三個(gè)獨(dú)立的空腔。將泄爆腔作為一個(gè)單獨(dú)筒，將儲(chǔ)水腔作為一個(gè)單獨(dú)筒，然后它們裝配在一起，可以實(shí)現(xiàn)專利的功能。在一個(gè)單獨(dú)筒里用泄爆腔下封頭和儲(chǔ)水腔上封頭隔成泄爆腔和儲(chǔ)水腔，這也是一種方式。
【權(quán)利要求】
1.一種水封阻火泄爆裝置，其特征在于:包括三個(gè)腔和控制裝置，三個(gè)腔分別為水封腔、泄爆腔、儲(chǔ)水腔； 所述水封腔頂部設(shè)有水封腔上封頭，上封頭中心設(shè)有檢查口，底部設(shè)有水封腔下封頭，水封腔下封頭上方設(shè)有水封腔封堵裝置，水封腔封堵裝置固定在封堵座上，水封腔左側(cè)下端設(shè)有氣體輸入管路，氣體輸入管路在水封腔內(nèi)的底部設(shè)有分流網(wǎng)，水封腔右側(cè)上端設(shè)有第一連接管路，水封腔右側(cè)中部設(shè)有第一水位傳感器，水封腔右側(cè)下端設(shè)有第三連接管路，第三連接管路上方設(shè)有水封補(bǔ)水管，水封補(bǔ)水管位于分流網(wǎng)平面以下，第三連接管路下方設(shè)有水封排水管，水封補(bǔ)水管和水封排水管在第三連接管路同側(cè)布置，水封腔左側(cè)下端設(shè)有水封水位觀察窗； 所述泄爆腔通過(guò)第一連接管路與水封腔連通，第一連接管路的端部設(shè)有泄爆封堵門，泄爆腔頂部設(shè)有泄爆腔上封頭，上封頭中心設(shè)有泄爆片，底部設(shè)有泄爆腔下封頭，下封頭底部通過(guò)第二連接管路與儲(chǔ)水腔連接； 所述儲(chǔ)水腔位于泄爆腔下方且與泄爆腔平行設(shè)置，儲(chǔ)水腔頂部設(shè)有儲(chǔ)水腔上封頭，上封頭上方設(shè)有第二水位傳感器，儲(chǔ)水腔底部設(shè)有儲(chǔ)水腔下封頭，儲(chǔ)水腔左側(cè)通過(guò)第三連接管路與水封腔連通，第三連接管路上方設(shè)有儲(chǔ)水腔水封補(bǔ)水管路，通往儲(chǔ)水腔底部，儲(chǔ)水腔水封補(bǔ)水管路上設(shè)有水封補(bǔ)水閥門，儲(chǔ)水腔右側(cè)設(shè)有儲(chǔ)水水位觀察窗，觀察窗上方設(shè)有儲(chǔ)水補(bǔ)水管，下方設(shè)有儲(chǔ)水排水管； 所述控制裝置包括第一水位傳感器、第二水位傳感器、補(bǔ)水壓力傳感器、補(bǔ)水電動(dòng)球閥和排水電動(dòng)球閥，第一水位傳感器、第二水位傳感器、補(bǔ)水壓力傳感器、補(bǔ)水電動(dòng)球閥和排水電動(dòng)球閥均與控制器連接，由控制器控制，控制器連接聲光報(bào)警裝置和顯示終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水封阻火泄爆裝置，其特征在于:所述控制器為PLC控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水封阻火泄爆裝置，其特征在于:所述水封腔封堵裝置包括封堵鋼板、封堵橡膠板、封堵裝置導(dǎo)向筒，封堵裝置導(dǎo)向筒位于封堵鋼板正下方，在封堵鋼板的上表面貼有一層封堵橡膠板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水封阻火泄爆裝置，其特征在于:所述泄爆腔和儲(chǔ)水腔為一體式設(shè)計(jì)，由位于中部的泄爆腔下封頭和儲(chǔ)水腔上封頭分隔開，分為兩個(gè)腔。
5.一種權(quán)利要求f 4任一項(xiàng)所述的水封阻火泄爆裝置的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)設(shè)備開機(jī)后，應(yīng)先完成自檢，初始化工作狀態(tài)； (2)設(shè)備初始化完成后即進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，即開始將檢測(cè)到的水位信號(hào)和補(bǔ)水壓力信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸給PLC控制器；PLC控制器通過(guò)將檢測(cè)得到的信號(hào)數(shù)值與程序設(shè)定值進(jìn)行對(duì)t匕，完成如下操作: ①如水封腔內(nèi)當(dāng)前水位低于程序設(shè)定的最低水位時(shí)，PLC控制器打開補(bǔ)水電動(dòng)球閥，直至水封腔內(nèi)的水位達(dá)到程序設(shè)定水位時(shí)停止； ②如水封腔內(nèi)當(dāng)前水位高于程序設(shè)定的最高水位時(shí)，PLC控制器打開排水電動(dòng)球閥，直至水封腔內(nèi)的水位達(dá)到程序設(shè)定水位時(shí)停止； ③如補(bǔ)水壓力信號(hào)低于程序設(shè)定閾值時(shí)，PLC控制器通過(guò)閃爍顯示終端和打開聲光報(bào)警裝置來(lái)進(jìn)行警示； ④在顯示終端上實(shí)時(shí)顯示水封腔和儲(chǔ)水腔內(nèi)的水位和補(bǔ)水壓力值。
【文檔編號(hào)】F17D5/00GK104453985SQ201410755390
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】龍日升, 王登輝, 劉洪帥, 王其良 申請(qǐng)人:晉中開發(fā)區(qū)亞泰機(jī)電設(shè)備有限公司, 太原理工大學(xué)