悬磁控制在煤矿风动水泵控制中的应用

白 娟，姜 华，姜广利

（山东兖州煤业公司，a.综机管理中心；b.鲍店煤矿综安工区；c.鲍店煤矿综采办，山东 兖州273500）

本装置的目的，是针对现有技术中风动水泵空吸的问题，提供了一种感应水位高低、实现自动控制、提高效率与改善工作强度的风动水泵的悬磁控制装置，本文就改善这种状况而研制的风动水泵的自动磁力控制装置的研究，进行了阐述探讨。

1 悬磁控制装置简介

长期以来，电动水泵和风动水泵都需要专人看护巡视，无法实现自动控制。看顾不善，还容易造成水泵吸空。水泵吸空后，叶轮空转，短时间内就会造成水泵损坏，严重的还会产生火星，在井下及封闭环境作业时，容易引燃危险气体。

如每台泵都需安排1个人看守的话，3个班次就要安排3个人，20台泵就需要60人，每人每月工资3 000元，就要付出18万元，泵还容易损坏。

当前，安全生产形势依然相当严峻。在当代这么一个高速度、高能量运行的系统中，一个小小的失误或缺陷，往往会带来惨重的灾难；企业必须坚持“安全第一，预防为主”的方针。国内外大量事实证明，安全投入的产出比、预防性效果与事后整改效果比重，“预防为主”也是最有经济效益的。科技的进步，从根本上为搞好安全生产创造了有利的条件。

在此，我们运用先进可靠的磁力控制技术，针对现有技术中泵空吸这种难以解决的问题，提供了一种可以感应水位高低、实现自动控制、提高效率、改善工作强度的风动水泵的悬磁控制装置。

悬磁控制装置是一种新型磁力自动控制装置，悬磁控制主要应用于风动水泵，主要组成部分如图1所示。

图1 安装有悬磁控制装置的风动水泵

本自动控制的风动水泵工作原理如下：

图1所示的安装有悬磁控制的风动水泵，包括：泵4，泵连接设置有进风口1、连接板3，泵底部还设置有吸水口6、排水口5，泵还通过连接管8连接设置有自动控制阀体2，阀体连接设置有限位浮球7。

这样设置，自动控制的风动水泵，可以通过设置在阀体2下部不锈钢材质的限位浮球7感应水位，水位高时，浮球上移；水位下降时，浮球下移，再通过阀体2来控制泵的启闭，通过开启或关闭泵4，启动或完成抽水。

工业性试验时，通过连接工业风管，大约有5 MPa的压力，水位从10 cm开始注水，注到25～30 cm时，浮球打开风道活塞，打开风道，风从风道来到风动涡轮式水泵，启动水泵开始排水，10 s后水位达到初始水位10 cm，浮球下滑，活塞复位，关闭风道，排水结束。这是几经曲折、多次失败，总结多次试验失败的经验教训后，经过多次改造才达到的满意效果。

阀杆1和阀芯含有强磁，且极性相同，为排斥状态，并不接触，悬于阀体内部，这就是起名为悬磁的原因。在设计之初，也曾想用浮子来控制活塞的同时控制阀门，经查询这种设想在上世纪90年代就有人想到，并设计完成专利申请，但该设想有其不可弥补的缺陷，内部磨损较为严重，并且易受风道中风的影响，开启或者关闭时不能严密关闭，造成风力损失，并伴随着风的响声产生噪音，给人造成一种装置有缺陷的印象。

使用悬磁控制的风动水泵，在整个运行过程，都是利用磁力的变化来实现的，因此具有如下的优点：

（1）无需操作控制。利用水泵启停前后的水位差，作为控制力，具有随水位的高低自动启闭的功能，完全消除人为、设备等引起的误操作。

（2）操作简单，试用工况范围广。在恶劣的井下环境中，可以完全自动工作，不受环境变化影响，适用于各种酸、碱度高而人难以长期监控的地方。

（3）基本无需维修。由于其结构简单，用磁力来控制阀门的开闭，维护工作量大大减少。

（4）阻力损失小。采用重量轻耐磨蚀材料，经过高精度加工，配合紧密，无用功损失最大限度减少。

2 几个问题的解决和特点说明

（1）装置寿命长。而风动涡轮式只作旋转运动，并且只与压缩空气发生摩擦，为防止空转造成限速的摩擦轮摩擦发热，温度升高而损坏部件，特又配备上悬磁控制阀件。各部件结构紧凑，配合科学紧密，经久耐用，不易损坏。

（2）与现有技术相比，本已申请实用新型专利的悬磁控制装置具有明显的优点，悬磁控制风动水泵，能大幅度提高效率，节约人力物力，从而有利于提高使用方的经济效益和企业形象。

（3）浮球控制装置与风道完全隔离，不受风的影响，完全靠磁力来完成控制过程。因为两点之间如果有所联通的话，不管密封如何，使用一段时间后，自然而然会产生漏风现象。控制装置与风道隔绝后，杜绝了这种因素的产生，该设想十分新颖，在之前的控制装置中还未有人使用，而且工业性试验的效果也令人十分满意。

3 结束语

本装置是一种感应水位高低、对风动水泵实现自动控制的装置，可以提高效率，改善工作强度，通过高新技术手段，实现控制了自动化。使用了悬磁控制的风动水泵，可以适用于矿山开拓、竖井井筒施工、地下峒室工程的排水施工，对矿山工作尤为适应。

此外，凡备有空压机的各种现场施工排水、坑道排放清水、浊水、泥砂、泥浆、煤渣水和各种矿渣水，均能广泛运用，对风动水泵不仅起到控制作用，而且还保护了风动水泵，延长其使用寿命。该设想新颖，节约了设备投入，还节省了人工，节约了成本投入，使用前景十分看好。该装置已申请国家实用新型专利，申请号为201120363779.5。

[1]李河宗，马希青，黄素霞.矿用风动水泵的虚拟优化设计[J].煤矿机械，2005，（12）：26-27.

[2]朱保林，张淑佳，林 锋，胡清波.离心泵叶轮设计方法现状与发展趋势[J].水泵技术，2005，（2）：37-38

[3]李国栋.当代磁学[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1999.