專利名稱：一種用于煤礦井下排水的移動式泵站的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于煤礦井下排水的移動式泵站，屬于機械設備技術領域。
背景技術：
目前煤礦井下排水時，常用的方法是使用一級水泵，通過管道輸送到二級排水泵 站，二級泵站將水直接排到井口外或逐級排到井口外。但是已有的二級泵站都是固定式，因 此當二級泵站距離透水點較遠或較高時，由于一級水泵揚程較低，無法將水輸送到二級泵 站，這時就需要增設二級排水設備，以保證及時有效的排水。另外，有些煤礦的二級水泵站 設計不足，透水時，也需要增加二級排水設備。發(fā)明內容本實用新型的目的是提出一種用于煤礦井下排水的移動式泵站，當發(fā)生井下透水 而已有設備的排水能力不足時，可以有效的保證排水距離和排水量。本實用新型提出的用于煤礦井下排水的移動式泵站，該泵站包括牽引車和水泵 車，牽引車和水泵車通過牽引機構相連；所述的牽引車底部設有履帶行走機構，牽引車的前 端設有手持式操作手柄、控制箱和攝像頭，手持式操作手柄通過控制電纜與控制箱相連，攝 像頭通過信號線與手持式操作手柄相連；牽引車上設有變頻機組、液壓機構、油泵電機、多 回路開關、液壓馬達絞車自救機構、供電箱、警鈴和瓦斯檢測儀，所述的液壓機構的動力輸 出軸與所述的履帶行走機構的動力軸相連接，所述的變頻機組通過電纜與水泵車上的水泵 機組相連，所述的多回路開關的輸入端與外接電源相連，多回路開關的輸出端通過電纜分 別與油泵電機、變頻機組中的變頻冷卻風機、所述的供電箱和所述的控制箱相連，油泵電機 的動力輸出端與液壓機構中的油泵相連，所述的液壓馬達絞車自救機構固定在牽引車上， 所述的警鈴置于牽引車的駕駛員位置上，所述的瓦斯檢測儀置于牽引車的后端；所述的水 泵車上設有水箱和水泵機組，所述的水箱置于水泵車的上部，水泵機組置于水箱的下部，水 箱與水泵機組通過水管相連，水泵機組通過電纜與牽引車上變頻機組相連，所述的水箱中 設有液位傳感器，水箱的兩側分別設有入水口和出水口。本實用新型提出的用于煤礦井下排水的移動式泵站，為井下二級排水提供了一種 新型的高自動化集成的排水設備，其優(yōu)點如下1、本實用新型的移動式泵站中設計了手持式操作手柄，用于控制泵站的運行，使 操作人員的操作更加簡捷、安全。2、本實用新型的移動式泵站中安置了液壓馬達絞車自救機構，當牽引車移動困難 時，可利用其它的固定物體用鋼絲繩拖動車體本身。使泵站可以在復雜路面上移動，提高了 移動式二級泵站對復雜路面的處理能力。3、本實用新型的移動式泵站中設計的用于驅動牽引車的液壓機構采用電控和手 動雙工作模式，增加了移動式泵站運行的可靠性。4、本實用新型的移動式泵站中安裝了瓦斯檢測儀，保證了在煤礦井下操作人員的 安全性。5、本實用新型移動式泵站的水箱中設置了液位傳感器和流量傳感器，根據(jù)兩個傳3感器的反饋信號，確定水泵的輸出，平衡了一級排水和二級排水的流量，提高了排水效率， 同時防止了水泵空轉產(chǎn)生的故障。6、本實用新型的移動式泵站的大功率和高揚程提高了排水效率，節(jié)省了排水時 間，而且機動性強，可根據(jù)一級水泵的揚程和輸送距離要求確定設置移動式泵站的位置，并 可隨意調整，使用方便。
圖1為本實用新型提出的移動式泵站的結構示意圖。圖2是圖1中移動式泵站牽引車的俯視圖。圖3是圖1中移動式泵站水車的側視圖。圖4是本實用新型提出的移動式泵站的電氣控制原理圖。圖1-圖4中，1是手持式操作手柄，2是控制箱，3是攝像頭，4是變頻機組，41是主 用變頻器，42是主用變頻冷卻風機，43是備用變頻器，44是備用變頻冷卻風機，5是液壓機 構，51是電磁閥，52是比例控制閥，6是油泵電機，7是多回路開關，8是牽引機構，9是履帶 行走機構，10是入口，11是水箱，12是液位傳感器，13是出水管，14是出口，15是聯(lián)通水管， 16是離心水泵機組，18是液壓馬達絞車自救機構，181是液壓馬達，182是鋼絲繩滾筒，183 是支架，19是供電箱，20是瓦斯檢測儀，21是警鈴，A是牽引車，B是水泵車。
具體實施方式
本實用新型提出的用于煤礦井下排水的移動式泵站，其結構如圖1所示，包括牽 引車A和水泵車B，牽引車和水泵車通過牽弓丨機構8相連。牽引車底部設有履帶行走機構9， 牽引車的前端設有手持式操作手柄1、控制箱2和攝像頭3，手持式操作手柄1通過控制電 纜與控制箱2相連，攝像頭3通過信號線與手持式操作手柄1相連。牽引車A上設有變頻 機組4、液壓機構5、油泵電機6、多回路開關7、液壓馬達絞車自救機構18、供電箱19、警鈴 21和瓦斯檢測儀20，如圖2所示。液壓機構5的動力輸出軸與履帶行走機構9的動力軸相 連接。變頻機組4通過電纜與水泵車B上的水泵機組16相連。多回路開關7的輸入端與 外接電源(圖中未示出)相連，多回路開關7的輸出端通過電纜分別與油泵電機6、變頻機 組4中的變頻冷卻風機42和44、供電箱19和控制箱2相連。油泵電機6的動力輸出端與 液壓機構5中的油泵相連。液壓馬達絞車自救機構18固定在牽引車A上。警鈴21置于牽 引車的駕駛員位置上。瓦斯檢測儀20置于牽引車的后端。水泵車B上設有水箱11和水泵 機組16，水箱11置于水泵車的上部，水泵機組16置于水箱的下部，水箱11與水泵機組16 通過水管15相連，水泵機組16通過電纜與牽引車A上的變頻機組4相連。水箱11中設有 液位傳感器12，水箱的兩側分別設有入水口 10和出水口 14，入水口 10上設有進水流量傳 感器(圖中未示出)，出水口 14上設有出水流量傳感器(圖中未示出)，進水口 10與一級 泵站的水箱相連，出水口 14的一端通過水管13與水泵機組16相連，出水口 14的另一端排 水。
以下結合附圖詳細介紹本實用新型提出的泵站的工作過程本實用新型的移動式泵站由前后兩部車組成，前車為牽引車，后車為水泵車，水泵 車利用牽引機構與牽引車尾部的牽引環(huán)連接。牽引車由液壓機構5中的動力輸出軸驅動履帶行走機構9行駛。液壓機構5分為電控或手動兩種工作模式，當液壓機構5中的電磁閥 51或液壓機構5不能電動控制時，轉換為手動工作模式，操作人員操作手動操作手柄控制 液壓機構5運行。牽引車上設計安裝有變頻機組4、多回路開關7、供電箱19、控制箱2、手 持式操作手柄1、攝像頭3、瓦斯檢測儀20、液壓機構5、液壓馬達絞車自救機構18等。水泵 車車架上安裝有水箱11、進口流量傳感器、出口流量傳感器、液位傳感器12、離心泵機組16 等。本實用新型的電氣控制系統(tǒng)，即可對排水進行控制，又可對泵車的驅動進行控制。本實用新型的移動式泵站中，電氣控制系統(tǒng)如圖4所示，電氣控制系統(tǒng)對排水過 程的控制過程如下水泵機組16由變頻機組4直接進行驅動和控制。由于變頻器具有對 電源頻率進行調節(jié)的特點，因此，可實現(xiàn)對水泵的轉速進行調節(jié)的功能。變頻器冷卻風機由 多回路開關7為其供電。在控制箱2內安裝有控制系統(tǒng)，與變頻機組4進行通訊，控制系統(tǒng) 根據(jù)檢測到的相關物理量，由其內部的邏輯程序控制變頻機組及變頻器冷卻風機的運行， 由此完成對排水泵轉速的控制。在水箱11中安裝液位傳感器，用以檢測水箱11的實際液 位高度；在水箱11的進水口和出水口處分別安裝流量傳感器，用以檢測水箱內的實際進出 水量。將實際液位高度值和實際進出水量值傳送至控制箱內的集中控制系統(tǒng)，由集中控制 系統(tǒng)的邏輯程序進行判斷，當水箱11中的液位到達某一較高值時，變頻機組4帶動水泵全 速運行，當水箱11的液位低于某一較低值時，水泵降低轉速或停止運行。當水箱11中的液 位在高限與低限之間時，則根據(jù)進出水管的流量控制水泵的運行。當進水管的流量大于出 水管時，控制系統(tǒng)會根據(jù)進出水管的流量差值的大小，控制水泵以某一較高的速度運行；當 出水管的流量大于進水管時，控制系統(tǒng)也會根據(jù)進出水管流量差值的大小，控制水泵以某 一較低的速度運行。由于液位、流量等物理量值容易受到諸多因素的干擾而產(chǎn)生波動，所 以控制系統(tǒng)會根據(jù)這些物理量值是否持續(xù)到達了一定的時間，來判斷其真實性，消除干擾。 同時，在控制箱2上還可以安裝顯示設備，可將控制系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)顯示出來，如實際液 位、實際流量、變頻器運行速度、變頻器是否出現(xiàn)故障等信息?？刂葡?中還留有與前后級 泵站的接口，可及時給前級設備發(fā)出信號，通知本級設備是否有故障出現(xiàn)；并可接收后繼設 備狀態(tài)信號，若后級設備出現(xiàn)故障而不能進行排水作業(yè)時，可及時停止本級設備的排水工 作。本實用新型中，還可以安裝通訊電話，可隨時與前后級設備進行語音通訊，方便操 作人員之間的溝通。本實用新型的變頻機組4和水泵機組16中，分別包括主用變頻器41、 備用變頻器43和相應的變頻器冷卻風機42和44以及主用水泵和備用水泵。備用變頻器 43控制備用水泵運行，并與控制系統(tǒng)進行通訊。主用變頻器41和備用變頻器43通過通訊 電纜與控制箱2進行通訊，由控制箱2根據(jù)采集到的水箱11的液位高度、進出口流量、變頻 器運行狀態(tài)以及前后級設備的運行情況等作出綜合判斷，控制主用變頻器41和備用變頻 器43起停以及其運行速度。主用變頻器41和備用變頻器43，通過外部供電電纜為其進行 供電。當控制系統(tǒng)檢測到正在使用的變頻器或水泵出現(xiàn)故障而不能正常運行時，會自動切 換到備用變頻器和備用水泵，并使用與主用排水設備相同的方法，控制備用排水設備運行。 同時，當主用排水系統(tǒng)不能完全滿足排水要求時，備用排水系統(tǒng)將可與主用排水系統(tǒng)一起 運行，共同完成排水工作。由此，保證了排水工作的順利進行。本實用新型中的手持式操作手柄1也與控制箱2內的控制系統(tǒng)進行通訊，并在手 持式操作手柄上安裝有每臺變頻器的啟停按鈕、變頻器運行指示燈等，當操作人員按下啟動按鈕后，排水系統(tǒng)便會自動根據(jù)儲水罐的液位及流量等情況進行排水作業(yè)；當按下停止 按鈕后，排水系統(tǒng)停止工作；并且手持式操作手柄1上的指示燈能夠及時提示操作人員設 備的運行情況，當出現(xiàn)故障時，手持式操作手柄上的指示燈和牽引車上的警鈴還會發(fā)出報警信號。本實用新型中的電氣控制系統(tǒng)對牽引車A的驅動控制過程如下本實用新型牽引 車的驅動部分使用液壓機構5，液壓機構5的主要控制元件為電磁閥51、比例控制閥52等， 而電氣控制系統(tǒng)很容易實現(xiàn)對電氣閥門的控制，因此，本實用新型中的電氣控制系統(tǒng)完全 能夠實現(xiàn)對牽引車的驅動控制。其中的油泵電機6可由多回路開關7為其供電。多回路開 關7可與控制箱2內的控制系統(tǒng)進行通訊，能將多回路開關7內的相應開關是否合閘、是否 出現(xiàn)故障等情況發(fā)送至控制箱2內的控制系統(tǒng)，并能夠接收控制系統(tǒng)的控制指令，完成合 閘、分閘等操作。在實際使用時，操作人員只需在控制箱2或手持式操作手柄1上按下合/ 分閘按鈕，便可完成對油泵電機6的起停控制。液壓系統(tǒng)中的電磁閥51、比例控制閥52由 于運行電壓較低，可使用供電箱19的供電控制系統(tǒng)，通過電纜控制供電箱19給電磁閥51、 比例控制閥52供電。多回路開關7中安裝有多路開關及其保護設備，當出現(xiàn)故障時，各路 開關可根據(jù)本路的實際情況，分別自動進行分斷操作。多回路開關7負責為油泵電機6、變 頻器冷卻風機42和44以及供電箱19供電，并且多回路開關7與控制箱2通過通訊電纜進 行通訊，由控制箱2控制其合分閘的操作，并將是否已合分閘的情況發(fā)送給控制箱2，由控 制箱2對各回路的工作狀況進行監(jiān)視并顯示在顯示屏上。多回路開關7直接由外部電源進 行供電。在本實用新型中，還安裝有瓦斯檢測儀20，用于檢測周圍環(huán)境中的瓦斯氣體濃度， 當環(huán)境中的瓦斯氣體濃度過高時，瓦斯檢測儀20會通過通訊電纜，將故障信號發(fā)送給控制 箱2，當控制箱2接收到有高濃度瓦斯信號時，會切斷多回路開關7的供電電源，使變頻器及 變頻器冷卻風機停止工作，使整個泵站停止運行，并發(fā)出信號報警。在操作時，操作人員只 需撥動手持式操作手柄1上的小型控制手柄，即可操作二級泵站的運行。由于手持式操作 手柄1可在車外對泵站的運行進行控制，因此，在車頭處安裝有攝像頭3，攝像頭3由供電 箱供電，并將圖像傳送至手持操作器的屏幕上，便于操作人員對泵車進行操作。瓦斯檢測儀 20的供電電源由供電箱提供。供電箱19負責為電磁閥51，比例控制閥52、警鈴21、攝像頭3、控制箱2手持式操 作手柄1提供供電電源。供電箱19與控制箱2通過通訊電纜進行通訊，由控制箱2控制各 個回路的合分閘操作，供電箱19由外部電源直接進行供電。手持式操作手柄1上可以安裝一塊小型顯示屏，該顯示屏可以直接與攝像頭3通 過通訊電纜進行通訊，將攝像頭3所拍攝的內容直接顯示在顯示屏上，便于操作人員操作 牽引車時使用。手持式操作器1通過通訊電纜與控制箱2進行通訊，將操作人員發(fā)出的操 作指令送到控制箱2中，由控制箱2根據(jù)實際情況驅動牽引車及變頻器的運行。控制箱2 還會將部分設備的運行狀態(tài)發(fā)送到手持式操作器1上，通過手持式操作器1上安裝的指示 燈顯示出來。手持式操作器1的控制線纜可伸長至數(shù)十米，因此，可實現(xiàn)操作人員在車外對 移動式泵站進行操作。手持式操作器1由供電箱19進行供電。液位傳感器12安裝于水箱11內部，液位傳感器12通過通訊電纜與控制箱2進行 通訊，并將實際所測得的液位高度傳送給控制箱2，控制箱2根據(jù)液位情況對變頻器進行控制。由于液位計可采用兩線制的方式進行通訊，而兩線制的通訊線既可通訊，又可提供工作 電源，因此，可不必再單獨為液位傳感器12供電。在水箱的入水口安裝了進口流量傳感器，且每條進水管均需要安裝一個流量傳感 器。進口流量傳感器通過通訊電纜與控制箱2進行通訊，并將實際所測得的進水流量傳送 給控制箱2，由控制箱2根據(jù)各個進水口的實際流量與出水口的流量作出判斷，對變頻器進 行控制。由于流量計可采用兩線制的方式進行通訊，因此，可不必再單獨為進口流量傳感 器供電。在水箱的出水口安裝了出口流量傳感器，且每條出水管均需要安裝一個流量傳感 器。出口流量傳感器通過通訊電纜與控制箱2進行通訊，并將實際所測得的進水流量傳送 給控制箱2，由控制箱2根據(jù)進水口的實際流量與出水口的流量作出判斷，對變頻器進行控 制。在本實用新型的移動式泵站中，當變頻器運行時，若出水口的流量持續(xù)一定的時 間維持在一較低的流量時，變頻器自動輸出較低的頻率，以改變水泵電機轉數(shù)，保證輸入輸 出水量平衡。當該出水口沒有水時，控制系統(tǒng)會自動停止該變頻器的運行。由于流量計可 采用兩線制的方式進行通訊，因此，可不必再單獨為進口流量傳感器19供電。在本實用新型的移動式泵站中，設置了液壓馬達自救絞車機構18，使用時將機構 上的鉤子或夾具固定到車外一個堅固的物體上，根據(jù)現(xiàn)場需要收緊鋼絲繩或放松鋼絲繩， 使移動式泵站按需要移動。在本實用新型的移動式泵站的一個實施例中，使用的電磁閥可以采用由啟東市華 峰礦用機電設備廠生產(chǎn)的型號為DFB系列的產(chǎn)品。比例控制閥可以采用由寧波高新協(xié)力機 電液有限公司比例分公司生產(chǎn)的型號為bBED-G045的產(chǎn)品。液壓馬達絞車自救機構18中， 液壓馬達181可以采用由錦州市利特缸泵閥液壓制造有限公司生產(chǎn)的型號為A2F系列液壓 馬達，鋼絲繩滾筒182和支架183為自制鋼結構，瓦斯檢測儀可以采用由濟南鼎諾科技有限 公司生產(chǎn)的型號為DN-B3000的產(chǎn)品。
權利要求1. 一種用于煤礦井下排水的移動式泵站，其特征在于該泵站包括牽引車和水泵車，牽 引車和水泵車通過牽引機構相連；所述的牽引車底部設有履帶行走機構，牽引車的前端設 有手持式操作手柄、控制箱和攝像頭，手持式操作手柄通過控制電纜與控制箱相連，攝像頭 通過信號線與手持式操作手柄相連；牽引車上設有變頻機組、液壓機構、油泵電機、多回路 開關、液壓馬達絞車自救機構、供電箱、警鈴和瓦斯檢測儀，所述的液壓機構的動力輸出軸 與所述的履帶行走機構的動力軸相連接，所述的變頻機組通過電纜與水泵車上的水泵機組 相連，所述的多回路開關的輸入端與外接電源相連，多回路開關的輸出端通過電纜分別與 油泵電機、變頻機組中的變頻冷卻風機、所述的供電箱和所述的控制箱相連，油泵電機的動 力輸出端與液壓機構中的油泵相連，所述的液壓馬達絞車自救機構固定在牽引車上，所述 的警鈴置于牽引車的駕駛員位置上，所述的瓦斯檢測儀置于牽引車的后端；所述的水泵車 上設有水箱和水泵機組，所述的水箱置于水泵車的上部，水泵機組置于水箱的下部，水箱與 水泵機組通過水管相連，水泵機組通過電纜與牽引車上變頻機組相連，所述的水箱中設有 液位傳感器，水箱的兩側分別設有入水口和出水口。
專利摘要本實用新型涉及一種用于煤礦井下排水的移動式泵站，屬于機械設備技術領域。包括牽引車和水泵車。牽引車由履帶行走機構驅動，牽引車的前端設有手持式操作手柄、控制箱和攝像頭，牽引車上設有變頻機組、液壓機構、油泵電機、多回路開關、液壓馬達絞車自救機構、供電箱、警鈴和瓦斯檢測儀。水泵車上設有水箱和水泵機組。本實用新型為井下二級排水提供了高自動化集成的排水設備，其中的手持式操作手柄使操作人員的操作更加簡捷、安全；泵站可以在復雜路面上移動；同時保證了在煤礦井下操作人員的安全性；液位傳感器和流量傳感器的引入，提高了排水效率，同時防止了水泵空轉產(chǎn)生的故障。本實用新型的移動式泵站的大功率和高揚程提高了排水效率，節(jié)省了排水時間。
文檔編號E21F16/00GK201826892SQ20102053207
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權日2010年9月17日
發(fā)明者黃玉生 申請人:山西普松自動化設備有限公司