一种水封泄爆装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种水封泄爆装置及其控制方法，属于瓦斯管道安全输送领域。

背景技术：

现有的瓦斯管道输送装置见图1、2所示，图1为单筒结构，图2为双筒结构。

正常输送情况下，瓦斯气体从图1所示的进气端1通过阻火泄爆装置流向出气端2。当出气端管道瓦斯发生爆炸或燃烧时，爆炸产生的冲击波使泄爆部件3爆破、释放爆炸压力；同时密封水4起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃烧传到进气端管路，达到保护进气端输送管道及附属设备的目的。现有阻火泄爆装置对阻止瓦斯爆炸或燃烧不够及时彻底，有火焰传入进气端，进一步传入井下的风险。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种水封泄爆装置及其控制方法。

本发明提供了一种水封泄爆装置，包括泄爆筒，所述泄爆筒设置在支架上方，泄爆筒底部为储水槽，泄爆筒中部设有隔板，隔板上部设有封堵门，将泄爆筒分为左腔室和右腔室；左腔室中部设有进气管路，进气管路通往储水槽，储水槽左端设有浮筒，浮筒为中空结构，浮筒槽内粘有橡胶密封条，左腔室靠近隔板处设有导水管，导水管下端通往储水槽底部，上端的弯头与分流网平行，弯头端部靠近进气管路；分流网将进气分流，阻止杂质进入出气管道；隔板两侧的水液面是相通的；右腔室顶部为泄爆口，泄爆口端部设有泄爆片，泄爆口下部设有输出管路；在储水槽外侧设有液位传感器，自动控制水位，使水封高度保持在正常工作范围内。

上述装置中，所述泄爆筒底部设有排杂口，由法兰封闭；筒下部设有液位观察窗。

上述装置中，所述进气管路和输出管路的进气端口与出气端口位于同一水平线上；进气管路和输出管路的轴线位于同一平面，距地面高度一致。

上述装置中，所述输出管路的出气端弯头为75°弯头。

当出气端管道瓦斯发生爆炸或燃烧时，爆炸产生的冲击波使泄爆部件爆破，释放爆炸压力；同时密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃烧传到进气管路，密封水使浮筒上升，堵住进气管道，导水管内水流在冲击波的作用下浇注在浮筒密封槽内,水封管内水注入浮筒槽内，进一步封堵进气管道，达到完全保护进气端输送管道及附属设备的目的。

本发明提供了一种水封泄爆装置的控制方法，包括以下内容：

1）正常状态下的控制过程：进气端进气，进气端气压加大，气压使浮筒下降，浮筒与进气端底部端口离开一段距离，气体进入左腔室，经封堵门进入右腔室，再进入输出管路；此时，左腔室内水位低于右腔室内水位；

2）泄爆状态下的控制过程：出气端管道瓦斯发生爆炸或燃烧，此时，右腔室气压增大，封堵门关闭，气压使右腔室内水位下降，将水压入左腔室，密封水使浮筒上升，堵住进气管道，同时密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃烧传到进气管路，气压进一步增大，爆炸产生的冲击波使泄爆部件爆破，释放爆炸压力，水封导水管内水流在冲击波的作用下浇注在浮筒密封槽内,进一步封堵进气管道，达到完全保护进气端输送管道及附属设备的目的。

上述控制过程中，储水槽的水位由液位传感器控制，有效水封高度设为80mm，最低高度70mm，最高高度90mm，当水封高度低于70mm时，液位传感器信号传至电气控制箱，控制进水管道电控阀打开，放水管电控阀常闭，自动补水至80mm，当水封高度高于90mm时，放水管电控阀打开，此时，进水管道电控阀常闭，自动放水至80mm；当水封高度超出正常工作范围时，能自动报警；实时检测补水管道压力，当补水管道无水时，能自动报警。

本发明产品符合aq1072-2009《瓦斯管道输送水封阻火泄爆装置技术条件》；水封阻火泄爆装置使用条件：a）环境温度:2℃~50℃；b）相对湿度:≤95%(25℃)；c）大气压力:80kpa~106kpa；d）管道内气体流速:≤10m/s；e）输气设计压力:≤30kpa；f）密封水水质:悬浮物≤20mg/l,总硬度≤6mmol/l;6.5≤ph(25℃)≤8。

本发明提供的水封泄爆装置设计标准：

1、阻火泄爆装置公称压力（不含泄爆部件）：公称压力≥1.0mpa

2、泄爆部件释放压力：释放压力=100kpa

3、有效水封高度：能有效阻火，同时压力损失≤2.0kpa

有效水封高度：80mm

4、压力损失：水封阻火泄爆装置压力损失≤2.0kpa

5、水位自动控制功能：有效水封高度设为80mm，最低高度70mm，最高高度90mm，当水封高度低于70mm时，自动补水至80mm，当水封高度高于90mm时，自动放水至80mm；当水封高度超出正常工作范围时，能自动报警；实时检测补水管道压力，当补水管道无水时，能自动报警。

本发明的有益效果：

（1）首次提出了卧式单筒水封阻火泄爆结构，本设备具有耐压性好，结构紧凑等特点；

（2）出气弯头改用75°弯头（出气端弯头），有效降低了通风落差，使通风阻力减小，通风电机电流降低，有效实现节能降耗；

（3）设计了独特的底部水箱储水结构，能有效控制水箱水位，解决了传统水封设备储水不稳定的难题。

（4）设计增加了水封导水管，泄爆瞬时可用微量的水实现有效封堵，水封导水管内水流在冲击波的作用下浇注在浮筒密封槽内，进一步加强了封堵的可靠性；

（5）整个装置采用cae手段，运用计算机辅助设计，优化结构性能，进行了充分的强度校核和结构优化，拥有更高的可靠性和使用性能。

附图说明

图1为现有技术中瓦斯管道输送装置单桶结构示意图。

图2为现有技术中瓦斯管道输送装置双桶结构示意图。

图3为本发明水封泄爆装置的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为图3的仰视图。

图6为图4中沿a-a线的剖视图。

图7为本发明正常工作状态的示意图。

图8为本发明泄爆工作状态的示意图。

图中：1为进气端；2为出气端；3为泄爆部件；4为密封水：5为水位控制器；6为玻璃管水位计；7为金属分流网；8为泄爆筒，9为储水槽，10为进气管路，11为隔板，12为封堵门，13为泄爆片，14为输出管路，15为分流网，16为导水管，17为浮筒，18为液位观察窗，19为排杂口，20为支架；a为进气方向，b为出气方向，c为传爆方向。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

图1和图2为现有技术中瓦斯管道输送装置单桶或双桶结构的示意图。

如图3~6所示，一种水封泄爆装置，包括泄爆筒8，所述泄爆筒8设置在支架20上方，泄爆筒8底部为储水槽9，泄爆筒8中部设有隔板11，隔板11上部设有封堵门12，将泄爆筒8分为左腔室和右腔室；左腔室中部设有进气管路10，进气管路10通往储水槽8，储水槽8左端设有浮筒17，浮筒17为中空结构，浮筒槽内粘有橡胶密封条，左腔室靠近隔板处设有导水管16，导水管16下端通往储水槽9底部，导水管16上端的弯头与分流网15平行，弯头端部靠近进气管路；分流网15将进气分流，阻止杂质进入出气管道；隔板11两侧的水液面是相通的；右腔室顶部为泄爆口，泄爆口端部设有泄爆片13，泄爆口下部设有输出管路14；在储水槽9外侧设有液位传感器，自动控制水位，使水封高度保持在正常工作范围内。

上述装置中，所述泄爆筒8底部设有排杂口19，由法兰封闭；筒下部设有液位观察窗18。

上述装置中，所述进气管路10和输出管路14的进气端口与出气端口位于同一水平线上。进气管路10和输出管路14的轴线位于同一平面，距地面高度一致。

上述装置中，所述输出管路14的出气端弯头为75°弯头。

当出气端管道瓦斯发生爆炸或燃烧时，爆炸产生的冲击波使泄爆部件爆破，释放爆炸压力；同时密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃烧传到进气管路，密封水使浮筒上升，堵住进气管道，导水管内水流在冲击波的作用下浇注在浮筒密封槽内，水封管内水注入浮筒槽内，进一步封堵进气管道，达到完全保护进气端输送管道及附属设备的目的。

本发明提供了一种水封泄爆装置的控制方法，包括以下内容：

1）、正常状态下的控制过程：进气端进气，进气端气压加大，气压使浮筒下降，浮筒与进气端底部端口离开一段距离，气体进入左腔室，通过封堵门进入右腔室，再进入输出管路。此时，左腔室内水位低于右腔室内水位。

2）、泄爆状态下的控制过程：出气端管道瓦斯发生爆炸或燃烧，此时，右腔室气压增大，封堵门关闭，气压使右腔室内水位下降，将水压入左腔室，密封水使浮筒上升，堵住进气管道，同时密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃烧传到进气管路，气压进一增大，爆炸产生的冲击波使泄爆部件爆破，释放爆炸压力，水封导水管内水流在冲击波的作用下浇注在浮筒密封槽内,进一步封堵进气管道，达到完全保护进气端输送管道及附属设备的目的。

控制过程中，储水槽的水位控制过程：储水槽的水位由液位传感器控制，有效水封高度设为80mm，最低高度70mm，最高高度90mm，当水封高度低于70mm时，液位传感器信号传至电气控制箱，控制进水管道电控阀打开，放水管电控阀常闭，自动补水至80mm。当水封高度高于90mm时，放水管电控阀打开，此时，进水管道电控阀常闭，自动放水至80mm；当水封高度超出正常工作范围时，能自动报警；实时检测补水管道压力，当补水管道无水时，能自动报警。

本发明原理：正常工作时的气流如图7所示，此时封堵门在气流的作用下保持打开状态，左右腔内的水位如图所示。装置内瓦斯流动的方向如图中箭头所示，a为进气方向，b为出气方向。储水箱内水位比水封筒内水位高两倍的水封高度。

泄爆时的气流如图8所示。此时封堵门在爆炸压力和重力作用下封闭住隔板进气通道，浮筒上升，堵住进气管道，水封管内水注入浮筒槽内，进一步封堵进气管道，左右腔内的水位基本相当，如图所示。a为进气方向，c为传爆方向。为了给控制用液位传感器提供一个稳定的检测和测量环境，保证液位测量的准确性和可靠性，从而保证整个水封阻火泄爆装置的可靠性，采用了独特的结构。