一種水封洩爆裝置及其控制方法與流程
2023-04-23 01:39:26 1
本發明涉及一種水封洩爆裝置及其控制方法，屬於瓦斯管道安全輸送領域。
背景技術：
現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通過阻火洩爆裝置流向出氣端2。當出氣端管道瓦斯發生爆炸或燃燒時，爆炸產生的衝擊波使洩爆部件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。現有阻火洩爆裝置對阻止瓦斯爆炸或燃燒不夠及時徹底，有火焰傳入進氣端，進一步傳入井下的風險。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種水封洩爆裝置及其控制方法。
本發明提供了一種水封洩爆裝置，包括洩爆筒，所述洩爆筒設置在支架上方，洩爆筒底部為儲水槽，洩爆筒中部設有隔板，隔板上部設有封堵門，將洩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平行，彎頭端部靠近進氣管路；分流網將進氣分流，阻止雜質進入出氣管道；隔板兩側的水液面是相通的；右腔室頂部為洩爆口，洩爆口端部設有洩爆片，洩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範圍內。
上述裝置中，所述洩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埠與出氣埠位於同一水平線上；進氣管路和輸出管路的軸線位於同一平面，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生爆炸或燃燒時，爆炸產生的衝擊波使洩爆部件爆破，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，導水管內水流在衝擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內,水封管內水注入浮筒槽內，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。
本發明提供了一種水封洩爆裝置的控制方法，包括以下內容：
1）正常狀態下的控制過程：進氣端進氣，進氣端氣壓加大，氣壓使浮筒下降，浮筒與進氣端底部埠離開一段距離，氣體進入左腔室，經封堵門進入右腔室，再進入輸出管路；此時，左腔室內水位低於右腔室內水位；
2）洩爆狀態下的控制過程：出氣端管道瓦斯發生爆炸或燃燒，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，爆炸產生的衝擊波使洩爆部件爆破，釋放爆炸壓力，水封導水管內水流在衝擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內,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，當水封高度低於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，當水封高度高於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範圍時，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。
本發明產品符合aq1072-2009《瓦斯管道輸送水封阻火洩爆裝置技術條件》；水封阻火洩爆裝置使用條件：a）環境溫度:2℃~50℃；b）相對溼度:≤95%(25℃)；c）大氣壓力:80kpa~106kpa；d）管道內氣體流速:≤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。
本發明提供的水封洩爆裝置設計標準：
1、阻火洩爆裝置公稱壓力（不含洩爆部件）：公稱壓力≥1.0mpa
2、洩爆部件釋放壓力：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：水封阻火洩爆裝置壓力損失≤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，當水封高度低於70mm時，自動補水至80mm，當水封高度高於90mm時，自動放水至80mm；當水封高度超出正常工作範圍時，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。
本發明的有益效果：
（1）首次提出了臥式單筒水封阻火洩爆結構，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，有效實現節能降耗；
（3）設計了獨特的底部水箱儲水結構，能有效控制水箱水位，解決了傳統水封設備儲水不穩定的難題。
（4）設計增加了水封導水管，洩爆瞬時可用微量的水實現有效封堵，水封導水管內水流在衝擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內，進一步加強了封堵的可靠性；
（5）整個裝置採用cae手段，運用計算機輔助設計，優化結構性能，進行了充分的強度校核和結構優化，擁有更高的可靠性和使用性能。
附圖說明
圖1為現有技術中瓦斯管道輸送裝置單桶結構示意圖。
圖2為現有技術中瓦斯管道輸送裝置雙桶結構示意圖。
圖3為本發明水封洩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為本發明正常工作狀態的示意圖。
圖8為本發明洩爆工作狀態的示意圖。
圖中：1為進氣端；2為出氣端；3為洩爆部件；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；8為洩爆筒，9為儲水槽，10為進氣管路，11為隔板，12為封堵門，13為洩爆片，14為輸出管路，15為分流網，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明，但不局限於以下實施例。
實施例1：
圖1和圖2為現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，一種水封洩爆裝置，包括洩爆筒8，所述洩爆筒8設置在支架20上方，洩爆筒8底部為儲水槽9，洩爆筒8中部設有隔板11，隔板11上部設有封堵門12，將洩爆筒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15平行，彎頭端部靠近進氣管路；分流網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；右腔室頂部為洩爆口，洩爆口端部設有洩爆片13，洩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範圍內。
上述裝置中，所述洩爆筒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的進氣埠與出氣埠位於同一水平線上。進氣管路10和輸出管路14的軸線位於同一平面，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生爆炸或燃燒時，爆炸產生的衝擊波使洩爆部件爆破，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，導水管內水流在衝擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內，水封管內水注入浮筒槽內，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。
本發明提供了一種水封洩爆裝置的控制方法，包括以下內容：
1）、正常狀態下的控制過程：進氣端進氣，進氣端氣壓加大，氣壓使浮筒下降，浮筒與進氣端底部埠離開一段距離，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，左腔室內水位低於右腔室內水位。
2）、洩爆狀態下的控制過程：出氣端管道瓦斯發生爆炸或燃燒，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，爆炸產生的衝擊波使洩爆部件爆破，釋放爆炸壓力，水封導水管內水流在衝擊波的作用下澆注在浮筒密封槽內,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，當水封高度低於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。當水封高度高於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範圍時，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，左右腔內的水位如圖所示。裝置內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。儲水箱內水位比水封筒內水位高兩倍的水封高度。
洩爆時的氣流如圖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，水封管內水注入浮筒槽內，進一步封堵進氣管道，左右腔內的水位基本相當，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定的檢測和測量環境，保證液位測量的準確性和可靠性，從而保證整個水封阻火洩爆裝置的可靠性，採用了獨特的結構。