专利名称：煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统的制作方法
技术领域：
本发明属于矿山电气技术领域，涉及一种煤矿静压水池在向井下供水过程中，实 现静压水池自动补水、自动控制水位、水泵自动轮换补水功能，确保煤矿地面静压水池保持 一定水位的煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统。本发明既可应用于煤矿地面静压水池 自动补水，也可应用于民用、消防、其他工业恒压供水系统中。
背景技术：
煤矿井下需要大量的防尘、冷却、消防用水，通常是在地面井口附近建筑施工钢筋 混凝土静压水池，由管路引入到煤矿井下用水点处。地面静压水池依靠深井水泵补水，保持 一定的水位，水位过低，造成井下缺水，影响安全生产；水位过高，造成供水溢出，致使能量 浪费，水资源白白丢失。为保证煤矿地面静压水池安全可靠供水，煤矿通常设计安装两台深井泵对静压水 池进行补水，一方面保障两台水泵相互备用，另一方面在一台水泵检修时，另外一台水泵仍 然能够工作补水，确保井下供水的连续性。目前，煤矿地面静压水池供水方式为安排专人进行值班，通过观察静压水池水面 进行开泵，水位低补水，水位高停泵，依靠人为因素满足煤矿井下供水需要。有的煤矿在地 面静压水池里面安装了水位探极，用来向开泵人员提示高低水位。这种控制方式具有很大 弊端一是静压水池依靠人为因素进行开泵补水，经常造成水位不足和水量溢出现象，影响 了煤矿井下供水或造成是水资源浪费。二是人工开泵具有随意性，不仅需要专人专职上岗， 而且造成长时间开启一台水泵供水，造成了设备磨损不一致，并且长期不使用的水泵一旦 应急工作，往往造成故障现象。因此，目前煤矿地面静压水池这种管理方式，不仅成本投入 高，而且不能满足煤矿安全经济供水需要。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上控制方式的不足，提供一种煤矿静压水池双水泵自 动轮换补水系统，一是实现了煤矿静压水池供水水泵自动轮换工作，交替自动补水；二是实 现了煤矿静压水池的高低水位自动监测，同时高低水位可以随机调整。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统，包括煤矿地面静压水池，煤矿地面 静压水池上安装有向煤矿井下供水的管路，其特征是在第一水井内安装有第一深井水泵， 第一深井水泵的上方连接有第一深井水泵补水管路，第一深井水泵补水管路与煤矿地面静 压水池连通；在第二水井内安装有第二深井水泵，第二深井水泵的上方连接有第二深井水 泵补水管路，第二深井水泵补水管路与煤矿地面静压水池连通；系统控制电路部分包括 静压水池水位自动监测继电器、双水泵自动轮换控制电路；静压水池水位自动监测继电器 包括静压水池低水位探极和静压水池高水位探极，变压器、稳压电路、三极管、二极管、电 阻组成的半导体翻转电路，静压水池水位输出继电器；双水泵自动轮换控制电路包括第一深井水泵电机接触器1C，第二深井水泵电机接触器2C，自动轮换控制继电器逻辑控制电 路；静压水池水位自动监测继电器提供低水位开泵、高水位停泵继电器接点信号；双水泵 自动轮换控制电路根据静压水池水位高低，控制两台深井水泵的自动轮换。根据权利要求1所述的煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统，其特征是所述 的静压水池水位自动监测继电器包括变压器、稳压电路、三极管、二极管、电阻、继电器、静 压水池低水位探极和静压水池高水位探极；三极管VII、V12组成低水位双稳态三极管电 路，实现低水位变化时的电路翻转；三极管V13、V14组成高水位双稳态三极管电路，实现高 水位变化时的电路翻转；当静压水池水位低于设定最低水位时，此时三极管VII、V14三极 管均处于饱和导通状态，三极管V12、V13均处于截止状态，低水位继电器DW、高水位继电器 GW均处于失电状态，高、低水位继电器GW、DW继电器常闭接点均处于闭合状态，SW继电器回 路导通，水位继电器SW继电器处于带电吸合状态；此时，水泵向静压水池补水；当水位上升 至设定低水位状态时，三极管Vl 1截止，三极管V12处于饱和导通状态，低水位继电器DW得 电吸合，常闭接点DW处于断开状态，此时SW继电器回路依靠自身常开接点SWl形成自保， 继电器SW仍处于导通状态，水泵继续向静压水池补水；当水位上升至设定高水位状态时， 三极管V14截止，三极管V13处于饱和导通状态，高水位继电器GW得电吸合，常闭接点GW 处于断开状态，此时继电器SW回路处于断电状态，水泵停止向静压水池补水，静压水池水 位自动监测继电器提供一个低水位开泵、高水位停泵继电器接点信号。根据所述的煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统，其特征是所述的双水泵自 动轮换控制电路包括第一深井水泵电机接触器1C，第二深井水泵电机接触器2C，自动轮 换控制继电器逻辑控制电路；静压水池正常补水过程中，采用两台深井水泵自动轮换补水 工作方式；接通第一深井水泵工作选择开关IAK和第二深井水泵工作选择开关2AK，断开第 一深井水泵自动控制选择开关3AK、手动控制开关5AK和第二深井水泵自动控制选择开关 4AK、手动控制开关6AK;当静压水池水位低于设定最低水位时，继电器ZSW得电吸合，发出 开泵信号，常开点ZSW闭合，第一深井水泵开启，常闭点1C2打开，第二深井水泵回路不通； 常开点1C3闭合，中间继电器Jl吸合，第一深井水泵回路的常闭点Jl打开，第二深井水泵 回路的常开点Jl闭合，为第二深井水泵开启做好准备，当静压水池水位达到设定最高水位 时，ZSW继电器断电释放，发出停泵信号，第一深井水泵停止，常开点ICl断开，常闭点IC2闭 合，第一深井水泵回路不通；当水池水位再次降低到设定低水位时，ZSW继电器得电吸合， 发出开泵信号，常开点ZSW闭合，第二深井水泵启动，常闭点2C3断开，中间继电器Jl断开， 第一深井水泵回路的常闭点Jl闭合，为第一深井水泵开启做好准备，当静压水池水位达到 设定最高水位时，ZSW继电器断电释放，发出停泵信号，第二深井水泵停止；如此循环，实现 了两台深井水泵的自动轮换补水工作；在实现双水泵自动轮换控制的同时，双水泵自动轮 换控制电路还能实现双水泵同时自动控制、单水泵自动控制、双水泵独立手动控制功能。本发明的效果是，解决了煤矿静压水池双台水泵自动轮换补水技术问题，实现了 煤矿地面静压水池补水泵自动轮换工作，交替自动补水；实现了煤矿静压水池的高低水位 自动监测，同时高低水位可以随机调整。提高了水泵运行效率，同时系统具有多种自动、手 动控制方式，满足了煤矿地面静压水池各种工况下的补水工作，实现了煤矿地面静压水池 安全、经济、可靠供水。本发明所需电气元件少，技术方案容易实现，安装成本低，能够应用于各种类似供水系统中。
图1为本发明的静压水池补水主回路图。图2是本发明的静压水池水位自动监测继电器原理图。图3是本发明的静压水池自动轮换补水电气控制原理图。附图中1、第一水井；2、第一深井水泵；3、第一深井水泵补水管路；4、煤矿地面静 压水池；5、向煤矿井下供水的管路；6、第二水井；7、第二深井水泵；8、第二深井水泵补水管 路；9、电路接地极；10、为静压水池低水位探极；11、静压水池高水位探极；12、13、水位继电 器的输出常闭点；12、14、水位继电器的输出常开点；1C、第一深井水泵电机接触器；1RJ、第 一深井水泵电机过热保护器；2C、第二深井水泵电机接触器；2RJ、第二深井水泵电机过热 保护器。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明本发明煤矿静压水池双水泵自动轮换控制系统，主要有静压水池水位自动监测继 电器、双水泵自动轮换控制电路和附属电气元件组成。本发明的静压水位自动监测继电器有变压器、稳压电路、三极管、二极管、电阻、继 电器、水位探极等元器件组成，高低水位分别由一对双稳态三极管电路组成，完成静压水池 的高低水位监测，输出一对继电器接点信号。本发明的双水泵自动轮换控制电路是系统的核心部分，该部分利用继电器、接触 器、转换开关等普通电气元件，实现了两台水泵的多种自动、手动控制和监测报警功能。本 发明的核心功能是实现双水泵的自动轮换工作，矿井正常生产过程中，只需要一台水泵定 时进行补水就能满足安全生产要求，两台水泵自动轮换工作，保证了双台水泵等均勻磨损， 最大限度地提高了水泵寿命；在矿井需水量大的情况下，可以实现两台水泵同时自动供水； 在更换或检修水泵期间，可以实现一台水泵的自动供水；在自动控制功能失效的情况，可以 实现两台水泵同时手动排水，也可以实现单台水泵手动排水。本发明还具有监测功能，能够监测水位过低、水泵是否工作等状态，失效时能够自 动报警，提醒管理维修人员采取紧急措施。本发明如图1所示，图1是本发明的静压水池补水主回路图。在图1中，1、第一水井；2、第一深井水泵，用来向静压水池补水；3、第一深井水泵 补水管路，进入静压水池；4、煤矿地面静压水池，用来向井下生产提供一定的蓄水量；5、向 煤矿井下供水的管路，一端埋设在静压水池内，管路通过副井井筒延伸到煤矿井下各个用 水地点；6、第二水井；7、第二深井水泵，用来向静压水池补水；8、第二深井水泵补水管路， 进入静压水池；1C、第一深井水泵电机接触器；1RJ、第一深井水泵电机过热保护器；2C、第 二深井水泵电机接触器；2RJ、第二深井水泵电机过热保护器。煤矿生产过程中，井下需要大量水用来防尘、冷却机电设备，地面静压水池通过管 路5向井下提供水源，静压水池需要保持一定水位，当水位低到一定程度时，有深井水泵进 行补水。为满足可靠性需要，通常设计安装两台深井水泵进行补水。
图2是本发明的静压水池水位自动监测继电器原理图。在图2中，4、静压水池，用来蓄水；5、井下供水管路，一端埋设在静压水池内，管 路通过副井井筒延伸到煤矿井下各个用水地点；9、电路接地极；10、静压水池低水位探极； 11、静压水池高水位探极；12、13、水位继电器的输出常闭点；12、14、水位继电器的输出常 开点。高、低水位探极高度可以根据需要进行调整。静压水池水位自动监测继电器有变压器、稳压电路、三极管、二极管、继电器、水位 探极等元器件组成，三极管VII、V12组成低水位双稳态三极管电路，实现水位变化时的电 路翻转。三极管V13、V14组成高水位双稳态三极管电路，实现水位变化时的电路翻转。当 静压水池水位低于设定最低水位时，此时三极管VII、V14三极管均处于饱和导通状态，三 极管V12、V13三极管均处于截止状态，低水位继电器DW、高水位继电器GW均处于失电状态， 高、低水位继电器GW、DW常闭接点均处于闭合状态，继电器SW回路导通，继电器SW处于带 电吸合状态。此时，水泵向静压水池补水，当水位上升至设定低水位状态时，三极管Vll截 止，三极管V12处于饱和导通状态，低水位继电器DW得电吸合，常闭接点DW处于断开状态， 此时SW继电器回路依靠自身常开接点SWl形成自保，因此继电器SW仍处于导通状态，水泵 继续向静压水池补水。当水位上升至设定高水位状态时，三极管V14截止，三极管V13处于 饱和导通状态，高水位继电器GW得电吸合，常闭接点GW处于断开状态，此时继电器SW回路 处于断电状态，水泵停止向静压水池补水。静压水池水位自动监测继电器提供一个低水位 开泵、高水位停泵继电器接点信号。图3是本发明的静压水池自动轮换补水电气控制原理图。在图3中，1C(CJ10_60接触器)、第一深井水泵电机接触器；1AK、第一深井水泵 工作选择开关；1RJ、第一深井水泵电机过热保护器；5AK、第一深井水泵手动控制选择开 关；3AK、第一深井水泵自动控制选择开关；lel、lC接触器工作指示灯；2C(CJ10-60接触 器)、第二深井水泵电机接触器；2AK、第二深井水泵工作选择开关；2RJ、第二深井水泵电 机过热保护器；6AK、第二深井水泵手动控制选择开关；4AK、第二深井水泵自动控制选择开 关Jel、2C接触器工作指示灯Jl (JZ7-44继电器)、1C、2C接触器自动轮换工作继电器； ZSff(JZ7-44继电器)、静压水池水位中间继电器；:3el、第一深井水泵工作远程指示灯；如1、 第二深井水泵工作远程指示灯；SJ(JS-20)、静压水池低水位延时继电器；1DL、静压水池低 水位报警器。两台深井水泵自动轮换控制静压水池正常补水过程中，采用两台深井水泵自动 轮换补水工作方式。接通第一深井水泵工作选择开关1AK、第二深井水泵工作选择开关 2AK，断开第一深井水泵自动控制选择开关3AK、手动控制开关5AK和第二深井水泵自动控 制选择开关4AK、手动控制开关6AK。当静压水池水位低于设定最低水位时，继电器ZSW得 电吸合，发出开泵信号，常开点ZSW闭合，第一深井水泵开启，常闭点1C2打开，第二深井水 泵回路不通。常开点1C3闭合，中间继电器Jl吸合，第一深井水泵回路的常闭点Jl打开， 第二深井水泵回路的常开点Jl闭合，为第二深井水泵开启做好准备。当静压水池水位达 到设定最高水位时，ZSW继电器断电释放，发出停泵信号，第一深井水泵停止，常开点ICl断 开，常闭点1C2闭合，第一深井水泵回路不通；当水池水位再次降低到设定低水位时，ZSW继 电器得电吸合，发出开泵信号，常开点ZSW闭合，第二深井水泵启动，常闭点2C3断开，中间 继电器Jl断开，第一深井水泵回路的常闭点Jl闭合，为第一深井水泵开启做好准备，当静压水池水位达到设定最高水位时，ZSW继电器断电释放，发出停泵信号，第二深井水泵停止。 如此循环，实现了两台深井水泵的自动轮换补水工作。两台深井水泵同时自动控制当矿井大量用水时，为快速进行补水，可以实现两台 深井水泵同时自动控制。接通1AK、2AK、3AK、4AK，断开5AK、6AK，当静压水池水位低于设定 最低水位时，ZSW继电器得电吸合，发出开泵信号，常开点ZSW闭合，第一、第二深井水泵同 时开启，当静压水池水位达到设定最高水位时，ZSW继电器断电释放，发出停泵信号，第一、 第二深井水泵同时停止。单台深井水泵自动控制当某一台深井水泵需要检修或更换时，可以采用单台深 井水泵自动控制方式。以第一深井水泵自动控制为例接通1AK、3AK，断开2AK、4AK、5AK、 6AK，当静压水池水位低于设定最低水位时，ZSW继电器得电吸合，发出开泵信号，常开点 ZSW闭合，第一深井水泵自动工作，当静压水池水位达到设定最高水位时，ZSW继电器断电 释放，发出停泵信号，第一深井水泵自动停止；接通2AK、4AK，断开1AK、3AK、5AK、6AK，当静 压水池水位低于设定最低水位时，ZSW继电器得电吸合，发出开泵信号，常开点ZSW闭合，第 二深井水泵自动工作，当静压水池水位达到设定最高水位时，ZSW继电器断电释放，发出停 泵信号，第二深井水泵自动停止.两台深井水泵独立手动控制当水位继电器故障或其它情况需要手动控制深井水 泵时，可以采用两台深井水泵独立控制方式。把IAK打到接通位置，通、断5AK，第一深井水 泵实现手动启动、停止控制；把2AK打到接通位置时，通、断6AK，第二深井水泵实现手动启 动、停止控制。两台深井水泵也可以同时手动进行控制。低水位自动报警功能如果静压水池水位到达设低于水位，任何一台深井水泵都 没有开启时，时间继电器SJ通电延时5秒，当延时超过5秒设定时间，任何一台深井水泵还 没有开启时，IDL报警器自动报警，提醒管理维修人员及时采取措施，确保静压水池正常向 井下供水。在低水位自动报警的同时，可以在远方观察加1、如1，确认深井水泵工作情况。静压水池双水泵自动轮换补水系统控制功能表
权利要求
1.一种煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统，包括煤矿地面静压水池G)，煤矿地 面静压水池(4)上安装有向煤矿井下供水的管路(5)，其特征是在第一水井(1)内安装 有第一深井水泵O)，第一深井水泵O)的上方连接有第一深井水泵补水管路(3)，第一深 井水泵补水管路C3)与煤矿地面静压水池(4)连通；在第二水井(6)内安装有第二深井水 泵(7)，第二深井水泵(7)的上方连接有第二深井水泵补水管路(8)，第二深井水泵补水管 路(8)与煤矿地面静压水池(4)连通；系统控制电路部分包括静压水池水位自动监测继 电器、双水泵自动轮换控制电路；静压水池水位自动监测继电器包括静压水池低水位探 极(10)和静压水池高水位探极(11)，变压器、稳压电路、三极管、二极管、电阻组成的半导 体翻转电路，静压水池水位输出继电器；双水泵自动轮换控制电路包括第一深井水泵(2) 电机接触器1C，第二深井水泵(7)电机接触器2C，自动轮换控制继电器逻辑控制电路；静压 水池水位自动监测继电器提供低水位开泵、高水位停泵继电器接点信号；双水泵自动轮换 控制电路根据静压水池水位高低，控制两台深井水泵的自动轮换。
2.根据权利要求1所述的煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统，其特征是所述的 静压水池水位自动监测继电器包括变压器、稳压电路、三极管、二极管、电阻、继电器、静压 水池低水位探极(10)和静压水池高水位探极(11)；三极管VII、V12组成低水位双稳态三 极管电路，实现低水位变化时的电路翻转；三极管V13、V14组成高水位双稳态三极管电路， 实现高水位变化时的电路翻转；当静压水池水位低于设定最低水位时，此时三极管VII、 V14三极管均处于饱和导通状态，三极管V12、V13均处于截止状态，低水位继电器DW、高水 位继电器GW均处于失电状态，高、低水位继电器GW、DW继电器常闭接点均处于闭合状态，SW 继电器回路导通，水位继电器SW继电器处于带电吸合状态；此时，水泵向静压水池补水；当 水位上升至设定低水位状态时，三极管Vll截止，三极管V12处于饱和导通状态，低水位继 电器DW得电吸合，常闭接点DW处于断开状态，此时SW继电器回路依靠自身常开接点SWl 形成自保，继电器SW仍处于导通状态，水泵继续向静压水池补水；当水位上升至设定高水 位状态时，三极管V14截止，三极管V13处于饱和导通状态，高水位继电器GW得电吸合，常 闭接点GW处于断开状态，此时继电器SW回路处于断电状态，水泵停止向静压水池补水，静 压水池水位自动监测继电器提供一个低水位开泵、高水位停泵继电器接点信号。
3.根据权利要求1所述的煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统，其特征是所述 的双水泵自动轮换控制电路包括第一深井水泵电机接触器1C，第二深井水泵电机接触器 2C，自动轮换控制继电器逻辑控制电路；静压水池正常补水过程中，采用两台深井水泵自动 轮换补水工作方式；接通第一深井水泵工作选择开关IAK和第二深井水泵工作选择开关 2AK，断开第一深井水泵自动控制选择开关3AK、手动控制开关5AK和第二深井水泵自动控 制选择开关4AK、手动控制开关6AK ；当静压水池水位低于设定最低水位时，继电器ZSW得电 吸合，发出开泵信号，常开点ZSW闭合，第一深井水泵开启，常闭点1C2打开，第二深井水泵 回路不通；常开点1C3闭合，中间继电器Jl吸合，第一深井水泵回路的常闭点Jl打开，第二 深井水泵回路的常开点Jl闭合，为第二深井水泵开启做好准备，当静压水池水位达到设定 最高水位时，ZSW继电器断电释放，发出停泵信号，第一深井水泵停止，常开点ICl断开，常 闭点1C2闭合，第一深井水泵回路不通；当水池水位再次降低到设定低水位时，ZSW继电器 得电吸合，发出开泵信号，常开点ZSW闭合，第二深井水泵启动，常闭点2C3断开，中间继电 器Jl断开，第一深井水泵回路的常闭点Jl闭合，为第一深井水泵开启做好准备，当静压水池水位达到设定最高水位时，ZSW继电器断电释放，发出停泵信号，第二深井水泵停止；如 此循环，实现了两台深井水泵的自动轮换补水工作；在实现双水泵自动轮换控制的同时，双 水泵自动轮换控制电路还能实现双水泵同时自动控制、单水泵自动控制、双水泵独立手动 控制功能。
全文摘要
一种煤矿静压水池双水泵自动轮换补水系统，包括静压水池水位自动监测继电器、双水泵自动轮换控制电路。静压水池水位自动监测继电器包括静压水池低水位探极和高水位探极，变压器、稳压电路、三极管、二极管、电阻组成的半导体翻转电路，静压水池水位输出继电器；双水泵自动轮换控制电路包括第一深井水泵电机接触器，第二深井水泵电机接触器，自动轮换控制继电器逻辑控制电路。静压水池水位自动监测继电器提供低水位开泵、高水位停泵继电器接点信号；双水泵自动轮换控制电路根据静压水池水位高低，实现两台深井水泵自动轮换控制功能。本发明实现了煤矿地面静压水池补水泵自动轮换工作，交替自动补水；实现了煤矿静压水池的高低水位自动监测。
文档编号F04B49/06GK102061722SQ201010537328
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月30日 优先权日2010年10月30日
发明者任国顺, 侯玉胜, 孙卓辉, 崔成宝, 张宗军, 张道夫, 徐磊, 王巍, 赵强, 韩建国 申请人:枣庄矿业(集团)有限责任公司蒋庄煤矿