本發(fā)明涉及一種水封泄爆裝置及其控制方法，屬于瓦斯管道安全輸送領域。

背景技術：

現(xiàn)有的瓦斯管道輸送裝置見圖1、2所示，圖1為單筒結構，圖2為雙筒結構。

正常輸送情況下，瓦斯氣體從圖1所示的進氣端1通過阻火泄爆裝置流向出氣端2。當出氣端管道瓦斯發(fā)生爆炸或燃燒時，爆炸產(chǎn)生的沖擊波使泄爆部件3爆破、釋放爆炸壓力；同時密封水4起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃燒傳到進氣端管路，達到保護進氣端輸送管道及附屬設備的目的。現(xiàn)有阻火泄爆裝置對阻止瓦斯爆炸或燃燒不夠及時徹底，有火焰?zhèn)魅脒M氣端，進一步傳入井下的風險。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種水封泄爆裝置及其控制方法。

本發(fā)明提供了一種水封泄爆裝置，包括泄爆筒，所述泄爆筒設置在支架上方，泄爆筒底部為儲水槽，泄爆筒中部設有隔板，隔板上部設有封堵門，將泄爆筒分為左腔室和右腔室；左腔室中部設有進氣管路，進氣管路通往儲水槽，儲水槽左端設有浮筒，浮筒為中空結構，浮筒槽內(nèi)粘有橡膠密封條，左腔室靠近隔板處設有導水管，導水管下端通往儲水槽底部，上端的彎頭與分流網(wǎng)平行，彎頭端部靠近進氣管路；分流網(wǎng)將進氣分流，阻止雜質進入出氣管道；隔板兩側的水液面是相通的；右腔室頂部為泄爆口，泄爆口端部設有泄爆片，泄爆口下部設有輸出管路；在儲水槽外側設有液位傳感器，自動控制水位，使水封高度保持在正常工作范圍內(nèi)。

上述裝置中，所述泄爆筒底部設有排雜口，由法蘭封閉；筒下部設有液位觀察窗。

上述裝置中，所述進氣管路和輸出管路的進氣端口與出氣端口位于同一水平線上；進氣管路和輸出管路的軸線位于同一平面，距地面高度一致。

上述裝置中，所述輸出管路的出氣端彎頭為75°彎頭。

當出氣端管道瓦斯發(fā)生爆炸或燃燒時，爆炸產(chǎn)生的沖擊波使泄爆部件爆破，釋放爆炸壓力；同時密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃燒傳到進氣管路，密封水使浮筒上升，堵住進氣管道，導水管內(nèi)水流在沖擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內(nèi),水封管內(nèi)水注入浮筒槽內(nèi)，進一步封堵進氣管道，達到完全保護進氣端輸送管道及附屬設備的目的。

本發(fā)明提供了一種水封泄爆裝置的控制方法，包括以下內(nèi)容：

1）正常狀態(tài)下的控制過程：進氣端進氣，進氣端氣壓加大，氣壓使浮筒下降，浮筒與進氣端底部端口離開一段距離，氣體進入左腔室，經(jīng)封堵門進入右腔室，再進入輸出管路；此時，左腔室內(nèi)水位低于右腔室內(nèi)水位；

2）泄爆狀態(tài)下的控制過程：出氣端管道瓦斯發(fā)生爆炸或燃燒，此時，右腔室氣壓增大，封堵門關閉，氣壓使右腔室內(nèi)水位下降，將水壓入左腔室，密封水使浮筒上升，堵住進氣管道，同時密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃燒傳到進氣管路，氣壓進一步增大，爆炸產(chǎn)生的沖擊波使泄爆部件爆破，釋放爆炸壓力，水封導水管內(nèi)水流在沖擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內(nèi),進一步封堵進氣管道，達到完全保護進氣端輸送管道及附屬設備的目的。

上述控制過程中，儲水槽的水位由液位傳感器控制，有效水封高度設為80mm，最低高度70mm，最高高度90mm，當水封高度低于70mm時，液位傳感器信號傳至電氣控制箱，控制進水管道電控閥打開，放水管電控閥常閉，自動補水至80mm，當水封高度高于90mm時，放水管電控閥打開，此時，進水管道電控閥常閉，自動放水至80mm；當水封高度超出正常工作范圍時，能自動報警；實時檢測補水管道壓力，當補水管道無水時，能自動報警。

本發(fā)明產(chǎn)品符合aq1072-2009《瓦斯管道輸送水封阻火泄爆裝置技術條件》；水封阻火泄爆裝置使用條件：a）環(huán)境溫度:2℃~50℃；b）相對濕度:≤95%(25℃)；c）大氣壓力:80kpa~106kpa；d）管道內(nèi)氣體流速:≤10m/s；e）輸氣設計壓力:≤30kpa；f）密封水水質:懸浮物≤20mg/l,總硬度≤6mmol/l;6.5≤ph(25℃)≤8。

本發(fā)明提供的水封泄爆裝置設計標準：

1、阻火泄爆裝置公稱壓力（不含泄爆部件）：公稱壓力≥1.0mpa

2、泄爆部件釋放壓力：釋放壓力=100kpa

3、有效水封高度：能有效阻火，同時壓力損失≤2.0kpa

有效水封高度：80mm

4、壓力損失：水封阻火泄爆裝置壓力損失≤2.0kpa

5、水位自動控制功能：有效水封高度設為80mm，最低高度70mm，最高高度90mm，當水封高度低于70mm時，自動補水至80mm，當水封高度高于90mm時，自動放水至80mm；當水封高度超出正常工作范圍時，能自動報警；實時檢測補水管道壓力，當補水管道無水時，能自動報警。

本發(fā)明的有益效果：

（1）首次提出了臥式單筒水封阻火泄爆結構，本設備具有耐壓性好，結構緊湊等特點；

（2）出氣彎頭改用75°彎頭（出氣端彎頭），有效降低了通風落差，使通風阻力減小，通風電機電流降低，有效實現(xiàn)節(jié)能降耗；

（3）設計了獨特的底部水箱儲水結構，能有效控制水箱水位，解決了傳統(tǒng)水封設備儲水不穩(wěn)定的難題。

（4）設計增加了水封導水管，泄爆瞬時可用微量的水實現(xiàn)有效封堵，水封導水管內(nèi)水流在沖擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內(nèi)，進一步加強了封堵的可靠性；

（5）整個裝置采用cae手段，運用計算機輔助設計，優(yōu)化結構性能，進行了充分的強度校核和結構優(yōu)化，擁有更高的可靠性和使用性能。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中瓦斯管道輸送裝置單桶結構示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術中瓦斯管道輸送裝置雙桶結構示意圖。

圖3為本發(fā)明水封泄爆裝置的結構示意圖。

圖4為圖3的左視圖。

圖5為圖3的仰視圖。

圖6為圖4中沿a-a線的剖視圖。

圖7為本發(fā)明正常工作狀態(tài)的示意圖。

圖8為本發(fā)明泄爆工作狀態(tài)的示意圖。

圖中：1為進氣端；2為出氣端；3為泄爆部件；4為密封水：5為水位控制器；6為玻璃管水位計；7為金屬分流網(wǎng)；8為泄爆筒，9為儲水槽，10為進氣管路，11為隔板，12為封堵門，13為泄爆片，14為輸出管路，15為分流網(wǎng)，16為導水管，17為浮筒，18為液位觀察窗，19為排雜口，20為支架；a為進氣方向，b為出氣方向，c為傳爆方向。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。

實施例1：

圖1和圖2為現(xiàn)有技術中瓦斯管道輸送裝置單桶或雙桶結構的示意圖。

如圖3~6所示，一種水封泄爆裝置，包括泄爆筒8，所述泄爆筒8設置在支架20上方，泄爆筒8底部為儲水槽9，泄爆筒8中部設有隔板11，隔板11上部設有封堵門12，將泄爆筒8分為左腔室和右腔室；左腔室中部設有進氣管路10，進氣管路10通往儲水槽8，儲水槽8左端設有浮筒17，浮筒17為中空結構，浮筒槽內(nèi)粘有橡膠密封條，左腔室靠近隔板處設有導水管16，導水管16下端通往儲水槽9底部，導水管16上端的彎頭與分流網(wǎng)15平行，彎頭端部靠近進氣管路；分流網(wǎng)15將進氣分流，阻止雜質進入出氣管道；隔板11兩側的水液面是相通的；右腔室頂部為泄爆口，泄爆口端部設有泄爆片13，泄爆口下部設有輸出管路14；在儲水槽9外側設有液位傳感器，自動控制水位，使水封高度保持在正常工作范圍內(nèi)。

上述裝置中，所述泄爆筒8底部設有排雜口19，由法蘭封閉；筒下部設有液位觀察窗18。

上述裝置中，所述進氣管路10和輸出管路14的進氣端口與出氣端口位于同一水平線上。進氣管路10和輸出管路14的軸線位于同一平面，距地面高度一致。

上述裝置中，所述輸出管路14的出氣端彎頭為75°彎頭。

當出氣端管道瓦斯發(fā)生爆炸或燃燒時，爆炸產(chǎn)生的沖擊波使泄爆部件爆破，釋放爆炸壓力；同時密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃燒傳到進氣管路，密封水使浮筒上升，堵住進氣管道，導水管內(nèi)水流在沖擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內(nèi)，水封管內(nèi)水注入浮筒槽內(nèi)，進一步封堵進氣管道，達到完全保護進氣端輸送管道及附屬設備的目的。

本發(fā)明提供了一種水封泄爆裝置的控制方法，包括以下內(nèi)容：

1）、正常狀態(tài)下的控制過程：進氣端進氣，進氣端氣壓加大，氣壓使浮筒下降，浮筒與進氣端底部端口離開一段距離，氣體進入左腔室，通過封堵門進入右腔室，再進入輸出管路。此時，左腔室內(nèi)水位低于右腔室內(nèi)水位。

2）、泄爆狀態(tài)下的控制過程：出氣端管道瓦斯發(fā)生爆炸或燃燒，此時，右腔室氣壓增大，封堵門關閉，氣壓使右腔室內(nèi)水位下降，將水壓入左腔室，密封水使浮筒上升，堵住進氣管道，同時密封水起到消焰、阻火作用，阻止瓦斯爆炸或燃燒傳到進氣管路，氣壓進一增大，爆炸產(chǎn)生的沖擊波使泄爆部件爆破，釋放爆炸壓力，水封導水管內(nèi)水流在沖擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內(nèi),進一步封堵進氣管道，達到完全保護進氣端輸送管道及附屬設備的目的。

控制過程中，儲水槽的水位控制過程：儲水槽的水位由液位傳感器控制，有效水封高度設為80mm，最低高度70mm，最高高度90mm，當水封高度低于70mm時，液位傳感器信號傳至電氣控制箱，控制進水管道電控閥打開，放水管電控閥常閉，自動補水至80mm。當水封高度高于90mm時，放水管電控閥打開，此時，進水管道電控閥常閉，自動放水至80mm；當水封高度超出正常工作范圍時，能自動報警；實時檢測補水管道壓力，當補水管道無水時，能自動報警。

本發(fā)明原理：正常工作時的氣流如圖7所示，此時封堵門在氣流的作用下保持打開狀態(tài)，左右腔內(nèi)的水位如圖所示。裝置內(nèi)瓦斯流動的方向如圖中箭頭所示，a為進氣方向，b為出氣方向。儲水箱內(nèi)水位比水封筒內(nèi)水位高兩倍的水封高度。

泄爆時的氣流如圖8所示。此時封堵門在爆炸壓力和重力作用下封閉住隔板進氣通道，浮筒上升，堵住進氣管道，水封管內(nèi)水注入浮筒槽內(nèi)，進一步封堵進氣管道，左右腔內(nèi)的水位基本相當，如圖所示。a為進氣方向，c為傳爆方向。為了給控制用液位傳感器提供一個穩(wěn)定的檢測和測量環(huán)境，保證液位測量的準確性和可靠性，從而保證整個水封阻火泄爆裝置的可靠性，采用了獨特的結構。