矿井主排水系统监测装置的研制

1、矿井主排水系统监测装置的研制矿井主排水系统是煤矿大型设备的一个重要组成部。主排水系统如果不能正常运行，会危及整个矿井的安全生产，甚至造成重、特大财产损失事故。鸡西矿业（集团）有限责任公司现有的23 个主排水系统没有高低水位监视报警，水泵吸空报警装置，只靠运转员巡视。如要在水位非常情况下，吸水管底阀堵塞，没能及时发现，就会造成淹泵，甚至淹井事故，集团公司有的矿井以前曾发生过类似事故。鉴于这种情况，我们研制了主排水泵监测装置。1 工作原理监测装置主要是通过水位和吸空两块插件板来实现的。1.1 水仓水位显示及报警工作原理。如图 1 所示。在图 1 中，虚线所圈部分为6 段水位板插件电路，其中j1-j

2、6 是 6 段水位动作执行继电器，分别由t1t12 组成的 6 套（图中只画出 3 套）两级晶体管放大电路来驱动，这6 套放大电路中 j1 为有水释放型。 j2j6 为有水闭合型。图 1 水仓水位显示及报警电路j1为第一段水位显示继电器，当水位1 处有水时，水的电阻值一般在100k1m之间，流经 r2 的基极电流为 0.02ma 左右。三极管 t1 放大，流经 r1 的电流为 1.5ma，此时 t1 导通， t2 截止， j1 处于释放状态， j1 的常闭点闭合， led1 发光。当水位 1 处没有水时， t1 截止， t2 导通 j1吸合， j1 常开点闭合，语言报警 y1 发声，同时 x8

3、 发红光，指示低警戒线水位，因为水位 1 处常有水。所以采用 j1 为有水释放状态。j2 为第二段水位指示继电器，当水位 2 有水时， t3 基极电流为 0.02ma 左右， t4 基极电流为 0.5ma，t4 导通， j2 有电吸合， led2 发光，指示水位 2。j3、j4、j5、j6 级工作原理与 j2 工作原理相同，放大电路元件参数也基本相同，三极管t1t12 的放大倍数 值要求大于 100 即可。r31、r32 r36为继电器降压电阻，数值为120390，d1为电源整流桥， d2d7 为续流三级管，对于有多个继电器并联和小型继电器大功率三极管的情况，可以不用 c3c8 抗干扰电容，也

4、可直接并接在第一级放大三级管的 be 结上。 j6 为高警戒水位继电器，当 j6 吸合时， j6 常开点闭合 led6 发光，指示第 6 段水位， y2 发声，高警戒水位语音报警。由于有的主排水系统有甲乙两个不连通的水仓，所以每套水位保护有两个水位插件，分别指示甲乙两个水仓的水位。图1 中的 j6 和 j1 就是乙水仓水位插件的高低水位继电器接点，以便两个水位插件共用高低水位声光信号 y2、y1、x7、x8 报警系统。图 1 中的 k1 为电源开关， b 为 220v/36v、15w 变压器， k2 是一个双刀双掷语音暂停开关，当甲水仓发生高警戒水位报警时，有时为了调负躲峰的需要，并不马上开泵

5、排水，而是先拨动扭子开关 k2，关掉甲水仓高警戒水位语音报警，开始往乙水仓放水。当乙水仓达到高警戒水位时，j6 闭合，y2 能再次发出高警戒水位语音报警， 这时需开泵排水，待两个水仓水位下降， j6 释放后，方可回复语音暂停开关，当语音暂停开关 k2 或 k3 被关掉后，语音暂停报警灯 x9 发光，提示水泵司机在语音报警消除后，闭合 k2 恢复语音报警功能。 wy1、wy2、wy3 为语音报警器 78 系列三端稳压电源块，由于 78 系列三端稳压块的输入电压只允许比输出电压高一倍，所以要从直流 30 伏稳压到直流 6 伏，需要三只三端稳压块串联， 即 7824、7812、7806 串联，78

6、系列三端稳压块的中间脚为输入输出公共端， 这里只画出 7806 以示语音报警系统工作电压。整流桥 d1 的输出电压为直流30v，正极与地相连，地可以与主排水泵房的接地系统联在一起，这样做有两个好处，一个好处是6 段水位电极导线放入要监视的仓即可，省去了一根最易受井下水腐蚀的总电极的入水，减少了水位电极的维修量；另一个好处是为整台监测装置外壳提供了接地极。 6 个水位电极可以用 6 根 1.0mm2 的塑皮控制线， 做成不等长的电极，为防止对电极的腐蚀，可以在每个电极的前端焊上一个碳刷，再用 1:1 胶把电极裸露的铜线及焊接点封好即可。 也可以用冷补剂或环氧树脂胶把 7 芯电缆及 7 个碳刷全部

7、灌封在一根 15mm的塑料管内做入水电极，这样更便于电极的安装及清理。1.2 水泵运行显示及吸空报警工作原理如图 2 所示。在图 2 中，虚线所圈部分为吸空板电路，吸空板与水位板共用一套 30v 直流电源，由三管 t1t10 组成， 5 台水泵吸空电充检测电路，由三极管 t11t15 组成水泵运行显示电路， lh1lh5 为水泵起动柜电流检测电流互感器。电流互感器是 ywh1-20a/10ma 型电流互感器，安装在水泵起动柜电流表上，与电流表串联，当 1#泵起动后， lh1 能感应出电流，如果水泵额定电流为 100a，起动柜电互感器为 100a/5a，则流过电流表的额定的电流为 5a，经过 l

8、h1 互感，在 lh1 的二次感应出 2.5ma 的电流，经过 d1 整流， c1 滤波， r1，w1、r11 分压，可在（ 10）和（ 16）两端产生 10v的电压，这个电压一方面使 t11 导通， j1 有电吸合， x2 发光指示， 1# 泵运行，另一方面通过调整 w1 可使 t1 导通，使通过 j1 常开点和 r3 的电流流过 t1 而不流过 r4，这样使 t6 关断，吸空继电器 jk 不吸合，当发生吸水笼头被堵或者水仓被抽空等故障时，使起动柜电流且电流下降 30达到 70a 时，（10）和（ 16）之间的电压下降到 7v,电位器 w1 处得到的分压也降低， led1 截止 t1 随之截

9、止，电流经过 j1 的常开接点，经过 r3、r4 使 t6 有基极电流而导通， jk 有电吸合，发出吸空报警红灯信号。图 2 中的 5 套吸空电路是相同的，这 5 套吸空电路的输入与输出之间组成了与非门电路的关系，即：不论有几台泵运行，只要有一台泵电流下降出现吸空就使 jk 动作，发出声光报警。图 2 水泵吸空报警及运行显示电路本吸空保护电路在流过起动柜电流表的电流为0.510a 时均能正常工作，安装调试时，可以先把语音报警关掉，以免语音响后直流电压波动影响调试，再把电位器w1w5 调整到最下端，使1#泵开时运行灯x2 和吸空报警灯 x1 都亮，再逐渐把电位器向上调， 直到发光二极管 led1 微微发光，此时 t1 导通， t6 截止，jk 释放，吸空报警灯 x1 熄灭，这样当水泵出现吸空， 电流下降时，t1 就会截止，吸空继电器 jk 有电吸合，起到吸空报警作用。2 主要功能（1）监测装置，能同时指示主副两个水仓的水仓，每个水仓的水位都分成六段显示。（2）监测装置最多可同时显示5 台水泵的运行状态。（3）具有高水位和低水位语音报警功能，六段水位显示红灯全亮时高水位语音报警，全灭时为低水位语音报警。（4）当水泵吸空语音报警时，无论是哪台水泵因不上水而