本发明专利技术提供一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统，属于气动控制领域，整个系统利用四个浮球来感应水位高度，实现水仓水位上升到上限时自动开启气动隔膜泵进行排水，下降到下限时自动关闭气动隔膜泵停止排水，水位超限时鸣笛报警的功能，两个高位浮球可实现对气动隔膜泵开启的冗余控制，两个低位浮球可针对积水淤泥现象，实现对气动隔膜泵关闭的冗余控制。本发明专利技术不仅具有无人值守、不使用电源和故障报警的优点，还具有高可靠性及无需液体过滤器的优点，能够适应煤矿井下专用回风巷的各种水质和特殊工况条件，此外还具有手动控制排水功能，方便巡检人员视察和检修，是现有煤矿专用回风巷排水装置的更新换代产品。
【技术实现步骤摘要】
一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统
本专利技术涉及气动控制领域，特别涉及一种冗余型煤矿回风巷用气动式自动排水控制系统。
技术介绍
井下布置开拓大巷时除突出矿井外一般选择沿煤层掘进，考虑到运输便利安全，一般回风巷超前掘进，而回风巷沿煤层掘进极易形成巷道高低起伏不平，同时因回风巷安设有防尘管及静压水管、压风管等管路，在使用过程中可能由于静压水管路损坏或顶、底板淋渗水等原因，在回风巷道低洼处形成不同程度的积水现象，严重时会截断回风路线，造成瓦斯积聚等重大隐患，这就要求必须将回风巷内各积水点的积水及时排走。《煤炭安全规程》定义专用回风巷是在采区巷道中专用于回风，不得用于运料、安设电气设备的巷道。在煤与瓦斯突出区，专用回风巷内还不得行人。因此专用回风巷内不宜采用人工排水，必须采用自动排水装置，而且还不能使用电气设备，这就给专用回风巷的排水工作增加了很大难度。太原理工大学靳宝全教授的专利技术专利“一种煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统”（专利号为201410241377.6）公开了一种无人值守的用于煤矿回风巷的气动式排水自动控制系统，由气动隔膜泵、气压源、压缩空气分配器、压缩空气减压阀、空气过滤器及系统控制部分组成，整个系统不使用电源，是一种可根据水位变化实现水泵自动启停控制的无电源气动式排水系统，能够适应煤矿专用回风巷内无电源的特殊工况条件。该气动式排水自动控制系统通过正常启动浮球感应水位，实现浮起后自动排水，停止排水由液控气动阀感应实现，当积水排干后，液控气动阀非受控关断，从而停止排水；另外，该气动式排水自动控制系统还设有备用浮球和报警浮球，解决了现有气动排水自动控制系统存在的可靠性不高、实施效果差、无法实现故障报警的问题。但在煤矿井下实际应用过程中发现该装置仍然存在以下缺陷：由于煤矿井下水质环境较差，积水通常和煤泥、灰尘浑浊在一起，采用液控气动阀容易引起堵塞，造成该排水系统不能可靠开启或关闭，因此必须安装液体过滤器等装置，而液体过滤器的存在不仅增加了设备成本，而且需要工人经常处理液体过滤器内部的污渍，从而变相增加了人工巡检力度。
技术实现思路
本专利技术提供一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统，其目的在于解决专利技术专利“一种煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统（ZL201410241377.6）”中液控气动阀在水质浑浊条件下容易造成堵塞而影响系统工作性能的缺陷，公开一种不使用液控气动阀，利用低位、次低位、高位、超高位四个浮球来感应水位高度，实现排水系统自动启停和超限报警的无电源冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统。本专利技术提供一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统，是一种根据水位变化实现水泵自动启停控制的无电源气动式排水系统，包括气动隔膜泵、减压阀、空气过滤器、气动源、空气分配器及系统控制部分，系统控制部分包括Ⅰ号二位三通气动阀、Ⅱ号二位三通气动阀、Ⅰ号二位二通气动阀、Ⅱ号二位二通气动阀、或门型梭阀、报警气笛、Ⅲ号二位二通气动阀、手-自切换开关阀、故障报警开关阀、低位浮球开关阀、次低位浮球开关阀、超高位浮球开关阀、高位浮球开关阀、Ⅰ号节流阀和Ⅱ号节流阀；所述Ⅰ号二位三通气动阀进气口经气体管路与空气分配器第一出气口相连，Ⅰ号二位三通气动阀气控口经气体管路与低位浮球开关阀气口相连，Ⅰ号二位三通气动阀第一出气口经气体管路分别与Ⅱ号二位三通气动阀气控口、Ⅰ号二位二通气动阀进气口、高位浮球开关阀进气口相连；所述Ⅱ号二位三通气动阀进气口经气体管路与Ⅰ号二位三通气动阀第二出气口相连，Ⅱ号二位三通气动阀气口经气体管路与或门型梭阀第二进气口相连，Ⅱ号二位三通气动阀出气口直接与外界空气连通；所述Ⅰ号二位二通气动阀气控口经气体管路分别与超高位浮球开关阀出气口、Ⅱ号二位二通气动阀气控口、故障报警开关阀进气口相连，Ⅰ号二位二通气动阀出气口直接与外界空气连通；所述Ⅱ号二位二通气动阀进气口经气体管路与空气分配器第四出气口相连，Ⅱ号二位二通气动阀出气口经气体管路与报警气笛相连；所述或门型梭阀第一进气口经气体管路与手-自切换开关阀第二气口相连，或门型梭阀出气口经气体管路与Ⅲ号二位二通气动阀气控口相连；所述Ⅲ号二位二通气动阀进气口经气体管路与气动源相连，Ⅲ号二位二通气动阀出气口经气体管路与气动隔膜泵进气口相连；所述手-自切换开关阀进气口经气体管路与减压阀相连，手-自切换开关阀第一气口经气体管路与空气分配器进气口相连，手-自切换开关阀第一出气口和第二出气口直接与外界空气连通；所述故障报警开关阀出气口直接与外界空气连通；所述低位浮球开关阀10进气口P10经气体管路与次低位浮球开关阀11气口A11相连；所述次低位浮球开关阀进气口经气体管路与空气分配器第三出气口相连，；所述超高位浮球开关阀进气口经气体管路与空气分配器第二出气口相连；所述高位浮球开关阀出气口直接与外界空气连通；所述气动隔膜泵排气口A0无连接，用于排气，气动隔膜泵入水口经液体管路与水仓相连，气动隔膜泵出水口与出水管连接以将水仓内积水排出。进一步地，系统控制部分还包括与所述低位浮球开关阀出气口相连的Ⅰ号节流阀，Ⅰ号节流阀用于限制低位浮球开关阀的排气速度。进一步地，系统控制部分还包括与所述次低位浮球开关阀出气口相连的Ⅱ号节流阀，所述Ⅱ号节流阀用于限制次低位浮球开关阀的排气速度。进一步地，一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统，还包括与所述低位浮球开关阀相接的低位浮球、与所述次低位浮球开关阀相接的次低位浮球、与所述高位浮球开关阀相接的高位浮球以及与所述超高位浮球开关阀相接的超高位浮球。本专利技术提供的一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统与专利技术专利“一种煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统（ZL201410241377.6）”相比，其优点在于：（1）该排水系统操作简单，不需要液体过滤器等装置，可适用于各种水质，成本低，可靠性高。（2）该排水系统不仅可以自动排水，还可以手动控制排水，方便巡检人员视察和检修，操作灵活。（3）该系统采用四个感应浮球的冗余结构，高位浮球和超高位浮球可实现对气动隔膜泵开启的冗余控制，低位浮球和次低位浮球可针对积水淤泥现象，实现对气动隔膜泵关闭的冗余控制，以确保系统可靠工作。附图说明图1冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统气路原理图1：Ⅰ号二位三通气动阀2：Ⅱ号二位三通气动阀3：Ⅰ号二位二通气动阀4：Ⅱ号二位二通气动阀5：或门型梭阀6：报警气笛7：Ⅲ号二位二通气动阀8：手-自切换开关阀9：故障报警开关阀10：低位浮球开关阀11：次低位浮球开关阀12：超高位浮球开关阀13：高位浮球开关阀14：气动隔膜泵15：水仓16：减压阀17：空气过滤器18：气动源19：空气分配器20：Ⅰ号节流阀21：Ⅱ号节流阀22：出水管P1：Ⅰ号二位三通气动阀1进气口A1：Ⅰ号二位三通气动阀1第一出气口B1：Ⅰ号二位三通气动阀1第二出气口C1：Ⅰ号二位三通气动阀1气控口P2：Ⅱ号二位三通气动阀2进气口A2：Ⅱ号二位三通气动阀2气口B2：Ⅱ号二位三通气动阀2出气口C2：Ⅱ号二位三通气动阀2气控口P3：Ⅰ号二位二通气动阀3进气口A3：Ⅰ号二位二通气动阀3出气口C3：Ⅰ号二位二通气动阀3气控口P4：Ⅱ号二位二通气动阀4进气口A4：Ⅱ号二位二通气动阀4出气口C4：Ⅱ号二位二通气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统，其特征在于，包括气动隔膜泵（14）、减压阀（16）、空气过滤器（17）、气动源（18）、空气分配器（19）及系统控制部分；所述系统控制部分包括Ⅰ号二位三通气动阀（1）、Ⅱ号二位三通气动阀（2）、Ⅰ号二位二通气动阀（3）、Ⅱ号二位二通气动阀（4）、或门型梭阀（5）、报警气笛（6）、Ⅲ号二位二通气动阀（7）、手‑自切换开关阀（8）、故障报警开关阀（9）、低位浮球开关阀（10）、次低位浮球开关阀（11）、超高位浮球开关阀（12）、高位浮球开关阀（13）、Ⅰ号节流阀（20）和Ⅱ号节流阀（21）；所述Ⅰ号二位三通气动阀（1）进气口（P1）经气体管路与空气分配器（19）第一出气口（F1）相连，Ⅰ号二位三通气动阀（1）气控口（C1）经气体管路与低位浮球开关阀（10）气口（A10）相连，Ⅰ号二位三通气动阀（1）第一出气口（A1）经气体管路分别与Ⅱ号二位三通气动阀（2）气控口（C2）、Ⅰ号二位二通气动阀（3）进气口（P3）、高位浮球开关阀（13）进气口（P13）相连；所述Ⅱ号二位三通气动阀（2）进气口（P2）经气体管路与Ⅰ号二位三通气动阀（1）第二出气口（B1）相连，Ⅱ号二位三通气动阀（2）气口（A2）经气体管路与或门型梭阀（5）第二进气口（Pb5）相连，Ⅱ号二位三通气动阀（2）出气口（B2）直接与外界空气连通；所述Ⅰ号二位二通气动阀（3）气控口（C3）经气体管路分别与超高位浮球开关阀（12）出气口（A12）、Ⅱ号二位二通气动阀（4）气控口（C4）、故障报警开关阀（9）进气口（P9）相连，Ⅰ号二位二通气动阀（3）出气口（A3）直接与外界空气连通；所述Ⅱ号二位二通气动阀（4）进气口（P4）经气体管路与空气分配器（19）第四出气口（F4）相连，Ⅱ号二位二通气动阀（4）出气口（A4）经气体管路与报警气笛（6）相连；所述或门型梭阀（5）第一进气口（Pa5）经气体管路与手‑自切换开关阀（8）第二气口（B8）相连，或门型梭阀（5）出气口A5经气体管路与Ⅲ号二位二通气动阀（7）气控口（C7）相连；所述Ⅲ号二位二通气动阀（7）进气口（P7）经气体管路与气动源（18）相连，Ⅲ号二位二通气动阀（7）出气口（A7）经气体管路与气动隔膜泵（14）进气口（P0）相连；所述手‑自切换开关阀（8）进气口（P8）经气体管路与减压阀（16）相连，手‑自切换开关阀（8）第一气口（A8）经气体管路与空气分配器（19）进气口（F0）相连，手‑自切换开关阀（8）第一出气口（C8）和第二出气口（D8）直接与外界空气连通；所述故障报警开关阀（9）出气口（A9）直接与外界空气连通；所述低位浮球开关阀（10）进气口（P10）经气体管路与次低位浮球开关阀（11）气口（A11）相连；所述次低位浮球开关阀（11）进气口（P11）经气体管路与空气分配器（19）第三出气口（F3）相连；所述超高位浮球开关阀（12）进气口（P12）经气体管路与空气分配器（19）第二出气口（F2）相连；所述高位浮球开关阀（13）出气口（A13）直接与外界空气连通；所述气动隔膜泵（14）排气口（A0）无连接，用于排气，气动隔膜泵（14）入水口（S0）经液体管路与水仓（15）相连，气动隔膜泵（14）出水口（D0）与出水管（22）连接以将水仓（15）内积水排出。...
【技术特征摘要】
1.一种冗余型煤矿回风巷用气动式排水自动控制系统，其特征在于，包括气动隔膜泵（14）、减压阀（16）、空气过滤器（17）、气动源（18）、空气分配器（19）及系统控制部分；所述系统控制部分包括Ⅰ号二位三通气动阀（1）、Ⅱ号二位三通气动阀（2）、Ⅰ号二位二通气动阀（3）、Ⅱ号二位二通气动阀（4）、或门型梭阀（5）、报警气笛（6）、Ⅲ号二位二通气动阀（7）、手-自切换开关阀（8）、故障报警开关阀（9）、低位浮球开关阀（10）、次低位浮球开关阀（11）、超高位浮球开关阀（12）、高位浮球开关阀（13）、Ⅰ号节流阀（20）和Ⅱ号节流阀（21）；所述Ⅰ号二位三通气动阀（1）进气口（P1）经气体管路与空气分配器（19）第一出气口（F1）相连，Ⅰ号二位三通气动阀（1）气控口（C1）经气体管路与低位浮球开关阀（10）气口（A10）相连，Ⅰ号二位三通气动阀（1）第一出气口（A1）经气体管路分别与Ⅱ号二位三通气动阀（2）气控口（C2）、Ⅰ号二位二通气动阀（3）进气口（P3）、高位浮球开关阀（13）进气口（P13）相连；所述Ⅱ号二位三通气动阀（2）进气口（P2）经气体管路与Ⅰ号二位三通气动阀（1）第二出气口（B1）相连，Ⅱ号二位三通气动阀（2）气口（A2）经气体管路与或门型梭阀（5）第二进气口（Pb5）相连，Ⅱ号二位三通气动阀（2）出气口（B2）直接与外界空气连通；所述Ⅰ号二位二通气动阀（3）气控口（C3）经气体管路分别与超高位浮球开关阀（12）出气口（A12）、Ⅱ号二位二通气动阀（4）气控口（C4）、故障报警开关阀（9）进气口（P9）相连，Ⅰ号二位二通气动阀（3）出气口（A3）直接与外界空气连通；所述Ⅱ号二位二通气动阀（4）进气口（P4）经气体管路与空气分配器（19）第四出气口（F4）相连，Ⅱ号二位二通气动阀（4）出气口（A4）经气体管路与报警气笛（6）相连；所述或门型梭阀（5）第一进气口（Pa5）经气体管路与手-自切换开关阀（8）第二气口（B8）相连，或门型梭阀（5）出气口A5经气体管路与Ⅲ号二位二通气动阀（7）气控口（C7）相连；所述Ⅲ号...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳宝全，高妍，张红娟，田振东，郭凌龙，王宇，宋朝峰，乔铁柱，王东，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14
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