專利名稱：煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦山電氣技術領域，涉及一種煤礦靜壓水池在向井下供水過程 中，實現(xiàn)靜壓水池自動補水、自動控制水位、水泵自動輪換補水功能，確保煤礦地面靜壓水 池保持一定水位的煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)。本實用新型既可應用于煤礦地 面靜壓水池自動補水，也可應用于民用、消防、其他工業(yè)恒壓供水系統(tǒng)中。
背景技術：
煤礦井下需要大量的防塵、冷卻、消防用水，通常是在地面井口附近建筑施工鋼筋 混凝土靜壓水池，由管路引入到煤礦井下用水點處。地面靜壓水池依靠深井水泵補水，保持 一定的水位，水位過低，造成井下缺水，影響安全生產；水位過高，造成供水溢出，致使能量 浪費，水資源白白丟失。為保證煤礦地面靜壓水池安全可靠供水，煤礦通常設計安裝兩臺深井泵對靜壓水 池進行補水，一方面保障兩臺水泵相互備用，另一方面在一臺水泵檢修時，另外一臺水泵仍 然能夠工作補水，確保井下供水的連續(xù)性。目前，煤礦地面靜壓水池供水方式為安排專人進行值班，通過觀察靜壓水池水面 進行開泵，水位低補水，水位高停泵，依靠人為因素滿足煤礦井下供水需要。有的煤礦在地 面靜壓水池里面安裝了水位探極，用來向開泵人員提示高低水位。這種控制方式具有很大 弊端一是靜壓水池依靠人為因素進行開泵補水，經常造成水位不足和水量溢出現(xiàn)象，影響 了煤礦井下供水或造成是水資源浪費。二是人工開泵具有隨意性，不僅需要專人專職上崗， 而且造成長時間開啟一臺水泵供水，造成了設備磨損不一致，并且長期不使用的水泵一旦 應急工作，往往造成故障現(xiàn)象。因此，目前煤礦地面靜壓水池這種管理方式，不僅成本投入 高，而且不能滿足煤礦安全經濟供水需要。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為了克服以上控制方式的不足，提供一種煤礦靜壓水池雙水 泵自動輪換補水系統(tǒng)，一是實現(xiàn)了煤礦靜壓水池供水水泵自動輪換工作，交替自動補水；二 是實現(xiàn)了煤礦靜壓水池的高低水位自動監(jiān)測，同時高低水位可以隨機調整。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為一種煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)，包括煤礦地面靜壓水池，煤礦地面 靜壓水池上安裝有向煤礦井下供水的管路，其特征是在第一水井內安裝有第一深井水泵， 第一深井水泵的上方連接有第一深井水泵補水管路，第一深井水泵補水管路與煤礦地面靜 壓水池連通；在第二水井內安裝有第二深井水泵，第二深井水泵的上方連接有第二深井水 泵補水管路，第二深井水泵補水管路與煤礦地面靜壓水池連通；系統(tǒng)控制電路部分包括 靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器、雙水泵自動輪換控制電路；靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器 包括靜壓水池低水位探極和靜壓水池高水位探極，變壓器、穩(wěn)壓電路、三極管、二極管、電 阻組成的半導體翻轉電路，靜壓水池水位輸出繼電器；雙水泵自動輪換控制電路包括第一深井水泵電機接觸器1C，第二深井水泵電機接觸器2C，自動輪換控制繼電器邏輯控制電 路；靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器提供低水位開泵、高水位停泵繼電器接點信號；雙水泵 自動輪換控制電路根據(jù)靜壓水池水位高低，控制兩臺深井水泵的自動輪換。根據(jù)權利要求1所述的煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)，其特征是所述 的靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器包括變壓器、穩(wěn)壓電路、三極管、二極管、電阻、繼電器、靜 壓水池低水位探極和靜壓水池高水位探極；三極管VII、V12組成低水位雙穩(wěn)態(tài)三極管電 路，實現(xiàn)低水位變化時的電路翻轉；三極管V13、V14組成高水位雙穩(wěn)態(tài)三極管電路，實現(xiàn)高 水位變化時的電路翻轉；當靜壓水池水位低于設定最低水位時，此時三極管VII、V14三極 管均處于飽和導通狀態(tài)，三極管V12、V13均處于截止狀態(tài)，低水位繼電器DW、高水位繼電器 GW均處于失電狀態(tài)，高、低水位繼電器GW、DW繼電器常閉接點均處于閉合狀態(tài)，SW繼電器回 路導通，水位繼電器SW繼電器處于帶電吸合狀態(tài)；此時，水泵向靜壓水池補水；當水位上升 至設定低水位狀態(tài)時，三極管Vl 1截止，三極管V12處于飽和導通狀態(tài)，低水位繼電器DW得 電吸合，常閉接點DW處于斷開狀態(tài)，此時SW繼電器回路依靠自身常開接點SWl形成自保， 繼電器SW仍處于導通狀態(tài)，水泵繼續(xù)向靜壓水池補水；當水位上升至設定高水位狀態(tài)時， 三極管V14截止，三極管V13處于飽和導通狀態(tài)，高水位繼電器GW得電吸合，常閉接點GW 處于斷開狀態(tài)，此時繼電器SW回路處于斷電狀態(tài)，水泵停止向靜壓水池補水，靜壓水池水 位自動監(jiān)測繼電器提供一個低水位開泵、高水位停泵繼電器接點信號。根據(jù)所述的煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)，其特征是所述的雙水泵自 動輪換控制電路包括第一深井水泵電機接觸器1C，第二深井水泵電機接觸器2C，自動輪 換控制繼電器邏輯控制電路；靜壓水池正常補水過程中，采用兩臺深井水泵自動輪換補水 工作方式；接通第一深井水泵工作選擇開關IAK和第二深井水泵工作選擇開關2AK，斷開第 一深井水泵自動控制選擇開關3AK、手動控制開關5AK和第二深井水泵自動控制選擇開關 4AK、手動控制開關6AK;當靜壓水池水位低于設定最低水位時，繼電器ZSW得電吸合，發(fā)出 開泵信號，常開點ZSW閉合，第一深井水泵開啟，常閉點1C2打開，第二深井水泵回路不通； 常開點1C3閉合，中間繼電器Jl吸合，第一深井水泵回路的常閉點Jl打開，第二深井水泵 回路的常開點Jl閉合，為第二深井水泵開啟做好準備，當靜壓水池水位達到設定最高水位 時，ZSW繼電器斷電釋放，發(fā)出停泵信號，第一深井水泵停止，常開點ICl斷開，常閉點IC2閉 合，第一深井水泵回路不通；當水池水位再次降低到設定低水位時，ZSW繼電器得電吸合， 發(fā)出開泵信號，常開點ZSW閉合，第二深井水泵啟動，常閉點2C3斷開，中間繼電器Jl斷開， 第一深井水泵回路的常閉點Jl閉合，為第一深井水泵開啟做好準備，當靜壓水池水位達到 設定最高水位時，ZSW繼電器斷電釋放，發(fā)出停泵信號，第二深井水泵停止；如此循環(huán)，實現(xiàn) 了兩臺深井水泵的自動輪換補水工作；在實現(xiàn)雙水泵自動輪換控制的同時，雙水泵自動輪 換控制電路還能實現(xiàn)雙水泵同時自動控制、單水泵自動控制、雙水泵獨立手動控制功能。本實用新型的效果是，解決了煤礦靜壓水池雙臺水泵自動輪換補水技術問題，實 現(xiàn)了煤礦地面靜壓水池補水泵自動輪換工作，交替自動補水；實現(xiàn)了煤礦靜壓水池的高低 水位自動監(jiān)測，同時高低水位可以隨機調整。提高了水泵運行效率，同時系統(tǒng)具有多種自 動、手動控制方式，滿足了煤礦地面靜壓水池各種工況下的補水工作，實現(xiàn)了煤礦地面靜壓 水池安全、經濟、可靠供水。本實用新型所需電氣元件少，技術方案容易實現(xiàn)，安裝成本低，能夠應用于各種類似供水系統(tǒng)中。
圖1為本實用新型的靜壓水池補水主回路圖。圖2是本實用新型的靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器原理圖。圖3是本實用新型的靜壓水池自動輪換補水電氣控制原理圖。附圖中1、第一水井；2、第一深井水泵；3、第一深井水泵補水管路；4、煤礦地面靜 壓水池；5、向煤礦井下供水的管路；6、第二水井；7、第二深井水泵；8、第二深井水泵補水管 路；9、電路接地極；10、為靜壓水池低水位探極；11、靜壓水池高水位探極；12、13、水位繼電 器的輸出常閉點；12、14、水位繼電器的輸出常開點；1C、第一深井水泵電機接觸器；1RJ、第 一深井水泵電機過熱保護器；2C、第二深井水泵電機接觸器；2RJ、第二深井水泵電機過熱 保護器。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明本實用新型煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換控制系統(tǒng)，主要有靜壓水池水位自動監(jiān) 測繼電器、雙水泵自動輪換控制電路和附屬電氣元件組成。本實用新型的靜壓水位自動監(jiān)測繼電器有變壓器、穩(wěn)壓電路、三極管、二極管、電 阻、繼電器、水位探極等元器件組成，高低水位分別由一對雙穩(wěn)態(tài)三極管電路組成，完成靜 壓水池的高低水位監(jiān)測，輸出一對繼電器接點信號。本實用新型的雙水泵自動輪換控制電路是系統(tǒng)的核心部分，該部分利用繼電器、 接觸器、轉換開關等普通電氣元件，實現(xiàn)了兩臺水泵的多種自動、手動控制和監(jiān)測報警功 能。本實用新型的核心功能是實現(xiàn)雙水泵的自動輪換工作，礦井正常生產過程中，只需要一 臺水泵定時進行補水就能滿足安全生產要求，兩臺水泵自動輪換工作，保證了雙臺水泵等 均勻磨損，最大限度地提高了水泵壽命；在礦井需水量大的情況下，可以實現(xiàn)兩臺水泵同時 自動供水；在更換或檢修水泵期間，可以實現(xiàn)一臺水泵的自動供水；在自動控制功能失效 的情況，可以實現(xiàn)兩臺水泵同時手動排水，也可以實現(xiàn)單臺水泵手動排水。本實用新型還具有監(jiān)測功能，能夠監(jiān)測水位過低、水泵是否工作等狀態(tài)，失效時能 夠自動報警，提醒管理維修人員采取緊急措施。本實用新型如圖1所示，圖1是本實用新型的靜壓水池補水主回路圖。在圖1中，1、第一水井；2、第一深井水泵，用來向靜壓水池補水；3、第一深井水泵 補水管路，進入靜壓水池；4、煤礦地面靜壓水池，用來向井下生產提供一定的蓄水量；5、向 煤礦井下供水的管路，一端埋設在靜壓水池內，管路通過副井井筒延伸到煤礦井下各個用 水地點；6、第二水井；7、第二深井水泵，用來向靜壓水池補水；8、第二深井水泵補水管路， 進入靜壓水池；1C、第一深井水泵電機接觸器；1RJ、第一深井水泵電機過熱保護器；2C、第 二深井水泵電機接觸器；2RJ、第二深井水泵電機過熱保護器。煤礦生產過程中，井下需要大量水用來防塵、冷卻機電設備，地面靜壓水池通過管 路5向井下提供水源，靜壓水池需要保持一定水位，當水位低到一定程度時，有深井水泵進 行補水。為滿足可靠性需要，通常設計安裝兩臺深井水泵進行補水。[0024]圖2是本實用新型的靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器原理圖。在圖2中，4、靜壓水池，用來蓄水；5、井下供水管路，一端埋設在靜壓水池內，管 路通過副井井筒延伸到煤礦井下各個用水地點；9、電路接地極；10、靜壓水池低水位探極； 11、靜壓水池高水位探極；12、13、水位繼電器的輸出常閉點；12、14、水位繼電器的輸出常 開點。高、低水位探極高度可以根據(jù)需要進行調整。靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器有變壓器、穩(wěn)壓電路、三極管、二極管、繼電器、水位 探極等元器件組成，三極管VII、V12組成低水位雙穩(wěn)態(tài)三極管電路，實現(xiàn)水位變化時的電 路翻轉。三極管V13、V14組成高水位雙穩(wěn)態(tài)三極管電路，實現(xiàn)水位變化時的電路翻轉。當 靜壓水池水位低于設定最低水位時，此時三極管VII、V14三極管均處于飽和導通狀態(tài)，三 極管V12、V13三極管均處于截止狀態(tài)，低水位繼電器DW、高水位繼電器GW均處于失電狀態(tài)， 高、低水位繼電器GW、DW常閉接點均處于閉合狀態(tài)，繼電器SW回路導通，繼電器SW處于帶 電吸合狀態(tài)。此時，水泵向靜壓水池補水，當水位上升至設定低水位狀態(tài)時，三極管Vll截 止，三極管V12處于飽和導通狀態(tài)，低水位繼電器DW得電吸合，常閉接點DW處于斷開狀態(tài)， 此時SW繼電器回路依靠自身常開接點SWl形成自保，因此繼電器SW仍處于導通狀態(tài)，水泵 繼續(xù)向靜壓水池補水。當水位上升至設定高水位狀態(tài)時，三極管V14截止，三極管V13處于 飽和導通狀態(tài)，高水位繼電器GW得電吸合，常閉接點GW處于斷開狀態(tài)，此時繼電器SW回路 處于斷電狀態(tài)，水泵停止向靜壓水池補水。靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器提供一個低水位 開泵、高水位停泵繼電器接點信號。圖3是本實用新型的靜壓水池自動輪換補水電氣控制原理圖。在圖3中，1C(CJ10_60接觸器)、第一深井水泵電機接觸器；1AK、第一深井水泵 工作選擇開關；1RJ、第一深井水泵電機過熱保護器；5AK、第一深井水泵手動控制選擇開 關；3AK、第一深井水泵自動控制選擇開關；lel、lC接觸器工作指示燈；2C(CJ10-60接觸 器)、第二深井水泵電機接觸器；2AK、第二深井水泵工作選擇開關；2RJ、第二深井水泵電 機過熱保護器；6AK、第二深井水泵手動控制選擇開關；4AK、第二深井水泵自動控制選擇開 關Jel、2C接觸器工作指示燈Jl (JZ7-44繼電器)、1C、2C接觸器自動輪換工作繼電器； ZSff(JZ7-44繼電器)、靜壓水池水位中間繼電器；:3el、第一深井水泵工作遠程指示燈；如1、 第二深井水泵工作遠程指示燈；SJ(JS-20)、靜壓水池低水位延時繼電器；1DL、靜壓水池低 水位報警器。兩臺深井水泵自動輪換控制靜壓水池正常補水過程中，采用兩臺深井水泵自動 輪換補水工作方式。接通第一深井水泵工作選擇開關1AK、第二深井水泵工作選擇開關 2AK，斷開第一深井水泵自動控制選擇開關3AK、手動控制開關5AK和第二深井水泵自動控 制選擇開關4AK、手動控制開關6AK。當靜壓水池水位低于設定最低水位時，繼電器ZSW得 電吸合，發(fā)出開泵信號，常開點ZSW閉合，第一深井水泵開啟，常閉點1C2打開，第二深井水 泵回路不通。常開點1C3閉合，中間繼電器Jl吸合，第一深井水泵回路的常閉點Jl打開， 第二深井水泵回路的常開點Jl閉合，為第二深井水泵開啟做好準備。當靜壓水池水位達 到設定最高水位時，ZSW繼電器斷電釋放，發(fā)出停泵信號，第一深井水泵停止，常開點ICl斷 開，常閉點1C2閉合，第一深井水泵回路不通；當水池水位再次降低到設定低水位時，ZSW繼 電器得電吸合，發(fā)出開泵信號，常開點ZSW閉合，第二深井水泵啟動，常閉點2C3斷開，中間 繼電器Jl斷開，第一深井水泵回路的常閉點Jl閉合，為第一深井水泵開啟做好準備，當靜壓水池水位達到設定最高水位時，ZSW繼電器斷電釋放，發(fā)出停泵信號，第二深井水泵停止。 如此循環(huán)，實現(xiàn)了兩臺深井水泵的自動輪換補水工作。兩臺深井水泵同時自動控制當?shù)V井大量用水時，為快速進行補水，可以實現(xiàn)兩臺 深井水泵同時自動控制。接通1AK、2AK、3AK、4AK，斷開5AK、6AK，當靜壓水池水位低于設定 最低水位時，ZSW繼電器得電吸合，發(fā)出開泵信號，常開點ZSW閉合，第一、第二深井水泵同 時開啟，當靜壓水池水位達到設定最高水位時，ZSW繼電器斷電釋放，發(fā)出停泵信號，第一、 第二深井水泵同時停止。單臺深井水泵自動控制當某一臺深井水泵需要檢修或更換時，可以采用單臺深 井水泵自動控制方式。以第一深井水泵自動控制為例接通1AK、3AK，斷開2AK、4AK、5AK、 6AK，當靜壓水池水位低于設定最低水位時，ZSW繼電器得電吸合，發(fā)出開泵信號，常開點 ZSW閉合，第一深井水泵自動工作，當靜壓水池水位達到設定最高水位時，ZSW繼電器斷電 釋放，發(fā)出停泵信號，第一深井水泵自動停止；接通2AK、4AK，斷開1AK、3AK、5AK、6AK，當靜 壓水池水位低于設定最低水位時，ZSW繼電器得電吸合，發(fā)出開泵信號，常開點ZSW閉合，第 二深井水泵自動工作，當靜壓水池水位達到設定最高水位時，ZSW繼電器斷電釋放，發(fā)出停 泵信號，第二深井水泵自動停止.兩臺深井水泵獨立手動控制當水位繼電器故障或其它情況需要手動控制深井水 泵時，可以采用兩臺深井水泵獨立控制方式。把IAK打到接通位置，通、斷5AK，第一深井水 泵實現(xiàn)手動啟動、停止控制；把2AK打到接通位置時，通、斷6AK，第二深井水泵實現(xiàn)手動啟 動、停止控制。兩臺深井水泵也可以同時手動進行控制。低水位自動報警功能如果靜壓水池水位到達設低于水位，任何一臺深井水泵都 沒有開啟時，時間繼電器SJ通電延時5秒，當延時超過5秒設定時間，任何一臺深井水泵還 沒有開啟時，IDL報警器自動報警，提醒管理維修人員及時采取措施，確保靜壓水池正常向 井下供水。在低水位自動報警的同時，可以在遠方觀察加1、如1，確認深井水泵工作情況。靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)控制功能表
^轉換開關 控制方^^^^^IAK2AK3AK4AK5AK6AK自 動兩臺深井水泵自動輪換、 控制++-—--
權利要求1.一種煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)，包括煤礦地面靜壓水池G)，煤礦地 面靜壓水池(4)上安裝有向煤礦井下供水的管路(5)，其特征是在第一水井(1)內安裝 有第一深井水泵O)，第一深井水泵O)的上方連接有第一深井水泵補水管路(3)，第一深 井水泵補水管路C3)與煤礦地面靜壓水池(4)連通；在第二水井(6)內安裝有第二深井水 泵(7)，第二深井水泵(7)的上方連接有第二深井水泵補水管路(8)，第二深井水泵補水管 路(8)與煤礦地面靜壓水池(4)連通；系統(tǒng)控制電路部分包括靜壓水池水位自動監(jiān)測繼 電器、雙水泵自動輪換控制電路；靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器包括靜壓水池低水位探 極(10)和靜壓水池高水位探極(11)，變壓器、穩(wěn)壓電路、三極管、二極管、電阻組成的半導 體翻轉電路，靜壓水池水位輸出繼電器；雙水泵自動輪換控制電路包括第一深井水泵(2) 電機接觸器1C，第二深井水泵(7)電機接觸器2C，自動輪換控制繼電器邏輯控制電路；靜壓 水池水位自動監(jiān)測繼電器提供低水位開泵、高水位停泵繼電器接點信號；雙水泵自動輪換 控制電路根據(jù)靜壓水池水位高低，控制兩臺深井水泵的自動輪換。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)，其特征是三極管 V1UV12組成低水位雙穩(wěn)態(tài)三極管電路，實現(xiàn)低水位變化時的電路翻轉；三極管V13、V14組 成高水位雙穩(wěn)態(tài)三極管電路，實現(xiàn)高水位變化時的電路翻轉。
專利摘要一種煤礦靜壓水池雙水泵自動輪換補水系統(tǒng)，包括靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器、雙水泵自動輪換控制電路。靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器包括靜壓水池低水位探極和高水位探極，變壓器、穩(wěn)壓電路、三極管、二極管、電阻組成的半導體翻轉電路，靜壓水池水位輸出繼電器；雙水泵自動輪換控制電路包括第一深井水泵電機接觸器，第二深井水泵電機接觸器，自動輪換控制繼電器邏輯控制電路。靜壓水池水位自動監(jiān)測繼電器提供低水位開泵、高水位停泵繼電器接點信號；雙水泵自動輪換控制電路根據(jù)靜壓水池水位高低，實現(xiàn)兩臺深井水泵自動輪換控制功能。本實用新型實現(xiàn)了煤礦地面靜壓水池補水泵自動輪換工作，交替自動補水；實現(xiàn)了煤礦靜壓水池的高低水位自動監(jiān)測。
文檔編號E03B5/04GK201924405SQ201020598279
公開日2011年8月10日 申請日期2010年10月30日 優(yōu)先權日2010年10月30日
發(fā)明者任國順, 侯玉勝, 崔成寶, 張宗軍, 張道夫, 徐磊, 杜建華, 王巍, 趙強, 韓建國 申請人:棗莊礦業(yè)(集團)有限責任公司蔣莊煤礦