恒压供水系统总体设计(公司五小)814

1、王家塔项目部“五小”成果恒压供水系统总体设计项目负责人： 刘邹县 主要参与人员： 程学红、费存建、刘肖 主要完成单位： 王家塔项目部 申报日期： 2016 年 08 月 恒压供水系统总体设计 一、设计背景 王家塔矿井生产过程中不仅需要从地面把清水送入井下各点用于消防、冷却，同时要把生产过程中产生的老空水、污水排至地面，这一循环往复的过程需要耗费大量的人力、财力、物力，使生产成本大大增加，而且随着开采水平面的延伸，建井初期的矿井排水系统与变化的条件已不相适应。而且地面污水处理站的能力也需要调整（原设计能力3000m3/d，现在需处理能力至少需要达到 4200 m3/d）。为此我矿组织有关技术人员

2、对矿井排水系统进行专项调查，根据矿井已有的生产状况对用水量、老空区涌水量、水压、与水质等相关数据进行分析。经研究决定在井下安装一套恒压供水控制系统，将井下老空水经沉淀净化后直接用于井下消防，大大减少矿井供排水系统的环节，自改造完毕并投入运行，恒压供水系统运行安全可靠，取得了良好的经济效益和社会效益。 二、可行性分析1、恒压供水控制系统概述我矿井传统的供水方式普遍存在不同程度水力、电力资源浪费的现象并且供水系统有着效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点。这些资源浪费现象以及供水系统的缺点严重影响了矿井消防系统中用水。主要表现在用水高峰期水的供给量常常低于需求量，水压降低无法正常供水，但在用水低谷

3、期水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供水供过于求的现象。这样不仅造成水资源及电能的浪费，同时水压过高有可能导致输水管爆裂和用水设备的损坏。在这样的背景下，使用恒压供水控制系统有利于我矿高效生产。 2、水量分析王家塔矿井正常排水量130 m³/h，最大排水量170 m³/h，其中包括井下供生产及消防用水约70 m³/h，矿井老空区实际涌水量约为80 m³/h，其他采掘工作面及巷道涌水30 m³/h。井下消防用水量低于井下老空区涌水量，能够满足消防用水的需要。 3、水质分析我矿井3101至3105工作面老空水，水质较为清澈，经检测具体参数见表1

4、所示。根据煤矿安全规程15条规定，防尘用的供水系统，必须有过滤沉淀装置，保证水质清洁。为此我矿将老空区水经沉淀、过滤等水处理工序后，达到井下消防用水要求。表1：采空区过滤后水质水质参数标准滤前滤后 7月滤后 8月滤后 9月滤后 均值COD506745.4144.4347.1345.66 SS306.40.260.250.250.25 PH6-967.837.817.677.77 色度101110999.33 注：相关数据引自王家塔矿三供车间水质分析站。图1：自制过滤器（滤芯使用100目，150微米） 从上表可以得出采空水经处理后，其水质能够达到矿井外冷却用水的标准。 4、老空水汇集我矿3-1煤

5、3101、3102、3103老空区标高均持平，落差约为3.6米，3104、3105老空区至二分区清水仓标高一直递减，落差约为14.6m。以上采空区内的水可以自流到 二分区清水仓。图2：老空水汇集图 从以上不难看出我矿使用恒压供水系统条件均具备，方案可行能够满足井下消防用水要求。3、 设计实施方案 1、在二分区辅运口开拓一个容积为1214 m3的水仓，并将水仓进行硬化处理，将该水仓设为恒压泵清水仓。2、 将井下3101、3102、3103、3104、3105工作面老空水通过PE160集水管路汇集至二分区清水仓。3、 在二分区清水仓安装一套自制的沉淀物过滤器，将老空水进行集中处理，并定期检查水质情

6、况。 4、在清水仓小井处安装两台MD85-45×7型多级离心泵（一备一用）和一台超声波液位仪。液位仪实时监测，水位到达高水位时，将多余的清水排至地面蓄水池用于地面防尘、草木灌溉等。图3：清水仓排 5、在二分区清水仓外侧安装一套恒压供水所需设施。表2：恒压供水设备具体明细名称型号数量单价矿用本质安全型操作台TH3-24 1矿用隔爆兼本质安全型可编程控制箱KXJ2-256-5/1140(660.220)1矿用隔爆兼本质安全型真空电磁启动器QJZ16-400/1140(660)2矿用隔爆兼本质安全型交流变频器BPJ1-160/6602隔爆型变频调速三相异步电动机YBBP-315M-2/13

7、2KW2D型卧式多级离心泵MD120-50*52矿用隔爆型阀门电动装置ZB20-24/1504图3：以下是恒压供水流程图：四、恒压供水系统图4：恒压供水系统原理结构如上图所示，整个系统由电机泵组、一台交流变频器、一台PLC300可编程控制箱、一个压力传感器、一个液位传感器及若干辅助部件构成。为了实现供水自动化，每台泵的出水管均装有电动闸阀。两台水泵由控制器协调工作以满足供水需要，控制器实时监测管路压力、流量传感器调整电机的频率实现电机的无极调速、波动稳压的效果和各项功能。根据我矿实际用水量要求选购两台流量在120M3/h扬程250M多级离心泵（一用一备），配套电机为YBBP-315M-2/13

8、2KW隔爆型变频调速三相异步电动机。 为了保证供水压力恒定，在加压泵后方安装一个压力传感器，在运行过程中通过自动控制程序随时对出水压力和设定压力进行比较后自动进行调整。以保证管网压力恒定，如一台泵超过设计要求时（管路压力低于2.0Mpa延时30s,流量超过110M3/h延时35s,运行频率超过47Hz延时40s），则自动同时开启第二台泵，一台泵达到能保证供水要求时(管路压力高于2.0Mpa，流量低于110M3/h），则第二台泵自动关闭，为保证两台泵正常使用，每月切换一次主副泵。 水泵在运行中，若水位低就会使水泵吸入空气，出现气蚀现象，影响水泵安全运行。为了防止事故发生，利用清水泵超声波液位检测

9、水位在水位在1米以下时，通过外接声光组合电铃进行报警，在0.5米以下时自动停止水泵。 为了方便检查每班用水量，在出水管路外侧安装一套GLC250-500型超声波流量计，实时监测流量。当流量远超实际用水量（流量超过180M3/h延时500s），会通过语音报警系统提醒工作人员，检查供水管路是否存在异常现象。 当恒压供水系统出现故障或者供电设备出掉电现象，设备无法正常运行，可利用备用电源提醒工作人员进行处理或者切换主井口供水闸阀进行供水，最大程度上保证生产运行。五、效益评估1、使用变频调速主电机可节约电量约20%-30%，减少电量不必要的浪费。2、设备运行合理，系统的软起和软停，不但消除水锤效应，而

10、且缩短电机轴上的平均扭矩和减少磨损，减少了维修量和维修费用，并且延长水泵的寿命。3、由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防止了很多传染疾病的传染源头。4、自动化程度高、灵活可靠、设备保护齐全，可以实现无人值守，节约了人力物力。5、减化了我矿井污水处理的大量环节，缓解了中央水仓排水压力。6、结合我矿供排水系统最近2个月的耗水量统计，可以得出中央水泵房排水量约在 1939m3，04水泵房清水量约在 649m3，综采、综掘冷却和巷道的消防每天的需用量大约在1526m3。表2：井下排水量明细表序号中央上井污水m3上井清水m3恒压供水m311700960168722160119

11、011783190012861146423401481867519853081553615500172371939 649 1526 如果不利用井下恒压供水泵将采空区水经沉淀、过滤重复使用的方法，而是采用地面供水，则每天需要的供水量约为 1600m3。矿井污水处理厂处理污水需要的费用大约为 2.0 元/m3 ，将污水从井下排到地面的费用大约为 1.5 元/m3，其中设备的维护和相关人工费用暂不计算在内，消防、冷却用水的费用在 3.5 元/m3。如按照每年 276个工作日计算，则一年能够节省的费用=1600×276×3.5=1545600 元（约 154 万）。 井下处理完未使用的清水，每天排放量约在650m3因此可以节省污水处理的费用 650×276×2.0=358800（约35万），该恒压供水系统每年可以节约费用约154+35