專利名稱：煤礦井下制冷降溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種礦山或隧道熱害治理的可移動式降溫設(shè)備，特別涉及一種 煤礦井下制冷降溫裝置。
背景技術(shù)：
隨著礦井開采深度的增加，以及高溫圍巖散熱、空氣自壓縮熱、機械設(shè)備散熱、氧 化熱等熱源的影響，越來越多的礦井出現(xiàn)熱害。熱害是制約礦井安全生產(chǎn)的因素之一，不僅 危害礦工的身體健康，而且會降低勞動生產(chǎn)率，影響安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。我國《煤礦安全 規(guī)程》明確規(guī)定“生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26°C，機電硐室空氣溫度不得超 過30°C ；當采掘工作面空氣溫度超過30°C，機電硐室空氣溫度超過34°C時，必須停止作業(yè)”， 《礦山安全條例》規(guī)定“井下工人作業(yè)地點的空氣溫度不得高于28°C”。我國是世界第一產(chǎn)煤大國，也是高溫礦井數(shù)量最多的國家。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前 有130多對礦井出現(xiàn)了不同程度的熱害，其中有88對礦井采掘工作面氣溫超過30°C，這些 礦井的開采深度平均約在800m左右，超過千米的礦井已有數(shù)十對，進入千米深度開采的非 煤礦山也越來越多。在我國預(yù)測的煤炭總儲量中，有73. 2%的儲量埋深在IOOOm以下，其中 IOOOm 2000m深度范圍內(nèi)的煤炭儲量占53. 2%。因此，礦井熱害成為越來越多礦井當前急 需解決的問題，而且從科學(xué)發(fā)展的角度來看，礦井熱害的有效治理對我國今后開采更大深 度范圍內(nèi)的礦產(chǎn)資源具有重要的戰(zhàn)略意義。我國礦井熱害治理從20世紀70年代開始，歷過了初期的理論研究階段、中期的 降溫技術(shù)嘗試階段以及21世紀以來的大規(guī)模應(yīng)用階段，形成了應(yīng)用范圍廣、治理手段多樣 化、制冷規(guī)模大的礦井熱害治理局面。但是這種局面與現(xiàn)狀存在著矛盾許多大型礦井過分 依賴國外進口技術(shù)和設(shè)備。國外設(shè)備效果好、但是價格昂貴，是國產(chǎn)設(shè)備的好幾倍，而且維 護和管理難度大，維修周期長；現(xiàn)有國產(chǎn)設(shè)備規(guī)模大、體積龐大、沒有形成成套技術(shù)和裝備， 雖然價格相對便宜，但是制冷效果不理想，冷損大。因此，從整個礦井熱害治理的大系統(tǒng)著 眼考慮，開發(fā)成套技術(shù)和裝備，并改進現(xiàn)有的工藝流程，朝著節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、高效的方向 發(fā)展，是礦井熱害治理技術(shù)和手段的發(fā)展趨勢。國內(nèi)外礦井熱害治理實踐表明，隨著礦井開采深度越來越大，地溫越來越高，工作 面進風(fēng)溫度和回風(fēng)溫度也相應(yīng)增大，國外制冷機組設(shè)計參數(shù)已不能滿足礦井降溫的需要， 尤其是排熱端越來越不適應(yīng)現(xiàn)場的條件，而國內(nèi)又沒有替代的符合煤礦井下用的制冷機 組。因此，在新形勢下，對煤礦降溫用制冷機組提出了新的要求。目前，國內(nèi)外礦用移動式制冷機組在監(jiān)測和控制上仍需完善；并且由于設(shè)備功率 較大，啟停時對電網(wǎng)穩(wěn)定性影響也比較大；另外，其壓縮機主要采用的是開啟式螺桿壓縮機 或者活塞式壓縮機，活塞式壓縮機制冷機組因其噪音大、效率低、運行穩(wěn)定性較差、故障率 高及維修不便等缺點限制了其推廣應(yīng)用，而螺桿式壓縮機制冷機組應(yīng)用越來越多，開啟式 螺桿壓縮機制冷機組在煤礦井下惡劣的條件下應(yīng)用時，其穩(wěn)定性較封閉式差，故障率也相 對較高，而全封閉式主要應(yīng)用于小型制冷空調(diào)上，且具有不可拆性和不可修復(fù)性等不足。[0007]因此，需探索一種制冷降溫設(shè)備，使其克服上述缺點，以適應(yīng)我國當前礦井深度熱
害治理的需求。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供一種煤礦井下制冷降溫裝置，通過PLC對設(shè)備各項參 數(shù)進行全面監(jiān)測，并通過PLC進行調(diào)節(jié)控制，起到對設(shè)備的保護作用，采用軟啟動器控制壓 縮機的啟停，有效避免壓縮機啟停時對電網(wǎng)造成不良影響，另外，該裝置采用礦用防隔爆和 本質(zhì)安全型零部件，有效增加設(shè)備的安全性，滿足礦井熱害治理的各項要求。本實用新型的煤礦井下制冷降溫裝置，包括制冷劑通道依次連通形成回路的壓縮 機、冷凝器和蒸發(fā)器，所述冷凝器的制冷劑出口設(shè)置干燥過濾器，蒸發(fā)器的制冷劑入口設(shè)置 膨脹閥，與所述壓縮機的高壓端連通設(shè)置有壓力表I，與壓縮機的低壓端連通設(shè)置有壓力 表II，所述壓縮機上設(shè)置電機保護制冷劑噴液孔和軸承保護制冷劑噴液孔，與電機保護制 冷劑噴液孔連通設(shè)置有噴液電磁閥I，與軸承保護制冷劑噴液孔連通設(shè)置有噴液電磁閥 II，所述冷凝器的冷卻水入口和冷卻水出口均設(shè)置溫度傳感器；還包括控制系統(tǒng)、用于控制 壓縮機啟停的軟啟動器和與壓縮機連接的接線腔，所述控制系統(tǒng)包括PLC和與PLC電連接 的顯示器，所述壓力表I、壓力表II和溫度傳感器的信號輸出端分別連接PLC的信號輸入 端，所述PLC的指令輸出端分別連接噴液電磁閥I、噴液電磁閥II和軟啟動器的指令輸入 端。進一步，所述壓縮機為礦用半封閉螺桿壓縮機，其電壓等級為380V、660V、1140V、 6000V 或 10000V ；進一步，所述壓縮機、接線腔、噴液電磁閥I、噴液電磁閥II、壓力表I和壓力表II 均為礦用防隔爆和本質(zhì)安全型；進一步，所述軟啟動器為礦用隔爆型真空交流軟啟動器、礦用隔爆兼本安變頻器、 礦用防爆軟啟動器、礦用隔爆型電機軟啟動器、礦用本安型軟啟動控制器或礦用隔爆兼本 安型軟啟動磁力啟動器；進一步，所述冷凝器的制冷劑出口與蒸發(fā)器的制冷劑入口之間、蒸發(fā)器的制冷劑 出口與壓縮機的制冷劑入口之間均通過金屬軟管連通；進一步，所述壓縮機的制冷劑入口設(shè)置進氣閥門，壓縮機的制冷劑出口設(shè)置出氣 閥門；進一步，所述蒸發(fā)器為管殼式水冷蒸發(fā)器，包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)用于制冷劑 輸送的換熱盤管，所述殼體上設(shè)置冷凍水入口和冷凍水出口，冷凍水入口和冷凍水出口均 設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器的信號輸出端連接PLC的信號輸入端；進一步，所述蒸發(fā)器為箱體式直冷蒸發(fā)器，包括由前至后依次連通的礦用局部通 風(fēng)機、入風(fēng)口、箱體和出風(fēng)口，所述箱體內(nèi)設(shè)置有用于制冷劑輸送的換熱盤管；進一步，所述箱體內(nèi)換熱盤管上方設(shè)置水噴淋頭，箱體內(nèi)靠近出風(fēng)口一端設(shè)置集 水器；進一步，還包括底座I和底座II，所述壓縮機和冷凝器設(shè)置于底座I上，所述蒸發(fā) 器設(shè)置于底座II上。實用新型的有益效果本實用新型的煤礦井下制冷降溫裝置，具有以下優(yōu)點[0020]1.通過PLC、顯示器及多個監(jiān)測儀器實現(xiàn)實時了解系統(tǒng)的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)系 統(tǒng)出現(xiàn)的問題，以及能夠根據(jù)使用環(huán)境的變化對機組參數(shù)進行修改設(shè)置，使用方便靈活；2.采用軟啟動器，對壓縮機及電網(wǎng)起到有效的保護作用，延長設(shè)備使用壽命；3.采用半封閉螺桿壓縮機，較開啟式或活塞式具有節(jié)能、受環(huán)境影響小、制冷劑不 泄漏、能效比高等優(yōu)點；4.綜合考慮國內(nèi)外同類型礦用制冷降溫裝置的優(yōu)點，通過PLC控制降低蒸發(fā)溫 度并提高冷凝溫度，使得制冷機組蒸發(fā)器側(cè)出水溫度更低，冷凝器側(cè)出水溫度更高，從而保 證了制冷和排熱效果，更加適合在當前礦井開采深度條件下應(yīng)用；5.相對現(xiàn)有同類設(shè)備尺寸、重量更小，同時，可將設(shè)備拆分為兩個部分分別移動后 重新安裝，使用方便。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。


圖1為帶管殼式水冷蒸發(fā)器的制冷降溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為帶箱體式直冷蒸發(fā)器的制冷降溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1
圖1為帶管殼式水冷蒸發(fā)器的制冷降溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中虛線表示信號傳 輸路線，如圖所示本實施例的煤礦井下制冷降溫裝置，包括制冷劑通道依次連通形成回路 的壓縮機1、冷凝器2和蒸發(fā)器3，所述冷凝器2的制冷劑出口設(shè)置干燥過濾器4，蒸發(fā)器3 的制冷劑入口設(shè)置膨脹閥5，與所述壓縮機1的高壓端連通設(shè)置有壓力表I 6，與壓縮機1 的低壓端連通設(shè)置有壓力表II 7，所述壓縮機1上設(shè)置電機保護制冷劑噴液孔Ia和軸承保 護制冷劑噴液孔lb，與電機保護制冷劑噴液孔Ia連通設(shè)置有噴液電磁閥I 8，與軸承保護 制冷劑噴液孔Ib連通設(shè)置有噴液電磁閥II 9，所述冷凝器2的冷卻水入口和冷卻水出口均 設(shè)置溫度傳感器10 ；所述煤礦井下制冷降溫裝置還包括控制系統(tǒng)、用于控制壓縮機1啟停 的軟啟動器11和與壓縮機1連接的接線腔12，采用軟啟動器，對壓縮機及電網(wǎng)起到有效的 保護作用，延長設(shè)備使用壽命，所述控制系統(tǒng)包括PLC13和與PLC13電連接的顯示器14，所 述壓力表I 6、壓力表II 7和溫度傳感器10的信號輸出端分別連接PLC13的信號輸入端，所 述PLC13的指令輸出端分別連接噴液電磁閥I 8、噴液電磁閥II 9和軟啟動器11的指令輸 入端，使用時，壓縮機將進入其中的高溫制冷劑蒸汽壓縮成高溫高壓制冷劑蒸汽，輸送至冷 凝器中，高溫高壓制冷劑蒸汽在冷凝器中與其殼程的循環(huán)冷卻水進行熱交換，制冷劑蒸汽 被冷凝為低溫高壓制冷劑液體，制冷劑液體經(jīng)過干燥過濾器干燥過濾后經(jīng)膨脹閥，低溫高 壓的制冷劑液體放熱變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭┮后w，輸送至蒸發(fā)器中與輸冷載體進行換熱， 換熱后的制冷劑吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)再輸送回壓縮機，完成一個制冷循環(huán)。通過PLC、顯示器及 多個監(jiān)測儀器實現(xiàn)實時了解系統(tǒng)的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，以及能夠根據(jù)使 用環(huán)境的變化對機組參數(shù)進行修改設(shè)置，使用方便靈活。本實施例中，所述壓縮機1為礦用半封閉螺桿壓縮機，其電壓等級為380V、660V、 1140V、6000V或10000V，半封閉螺桿壓縮機較開啟式或活塞式具有節(jié)能、受環(huán)境影響小、制冷劑不泄漏、能效比高等優(yōu)點，PLC可控制對壓縮機的工作電壓進行變換，以滿足實際情況 的需要。本實施例中，所述壓縮機1、接線腔12、噴液電磁閥I 8、噴液電磁閥II 9、壓力表 I 6和壓力表II 7均為礦用防隔爆和本質(zhì)安全型，所述軟啟動器11為礦用隔爆型真空交流 軟啟動器、礦用隔爆兼本安變頻器、礦用防爆軟啟動器、礦用隔爆型電機軟啟動器、礦用本 安型軟啟動控制器或礦用隔爆兼本安型軟啟動磁力啟動器，符合煤礦井下使用的標準。本實施例中，所述冷凝器2的制冷劑出口與蒸發(fā)器3的制冷劑入口之間、蒸發(fā)器3 的制冷劑出口與壓縮機1的制冷劑入口之間均通過金屬軟管15連通，不易發(fā)生制冷劑泄 漏。本實施例中，所述壓縮機1的制冷劑入口設(shè)置進氣閥門16，壓縮機1的制冷劑出口 設(shè)置出氣閥門17，需移動設(shè)備時，常需將金屬軟管拆下，拆下來之前需要將系統(tǒng)的中的制冷 劑收到壓縮機或者冷凝器中，收制冷劑之前需要將進氣閥門和出氣閥門關(guān)閉；在重新連接 時蒸發(fā)器進行抽真空、試壓，確定沒有泄漏后再進行管路連接。本實施例中，所述蒸發(fā)器3為管殼式水冷蒸發(fā)器，包括殼體18和設(shè)置于殼體18內(nèi) 用于制冷劑輸送的換熱盤管，所述殼體18上設(shè)置冷凍水入口和冷凍水出口，冷凍水入口和 冷凍水出口均設(shè)置有溫度傳感器10，溫度傳感器10的信號輸出端連接PLC13的信號輸入 端，制冷劑與殼程的循環(huán)冷凍水進行熱交換，并連接于輸冷末端的空冷器將冷量輸送至需 冷點，傳輸距離遠，同時，對進出冷凍水溫度進行監(jiān)控，以便于及時發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)節(jié)相應(yīng)參 數(shù)。本實施例中，還包括底座I 26和底座II 27，所述壓縮機1和冷凝器2設(shè)置于底座 I 26上，所述蒸發(fā)器3設(shè)置于底座II 27上，將整個設(shè)備分為兩部分，需移動設(shè)備時，只需將 連接兩部分的金屬軟管拆下即可，使用方便。另外，本實施例中，壓縮機和蒸發(fā)器外殼上均設(shè)置用于吊裝的起重吊環(huán)，方便搬運 移動，同時，在壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器外圍均設(shè)置防護框架和保護網(wǎng)(圖上未畫出)，避免 設(shè)備受到損壞。實施例2:圖2為帶箱體式直冷蒸發(fā)器的制冷降溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中虛線表示信號傳 輸路線，如圖所示本實施例的礦山井下制冷降溫系統(tǒng)，除蒸發(fā)器替換為箱體式直冷蒸發(fā)器 外，其余結(jié)構(gòu)均與實施例1相同，所述箱體式直冷蒸發(fā)器包括由前至后依次連通的礦用局 部通風(fēng)機19、入風(fēng)口 20、箱體21和出風(fēng)口 22，所述箱體21內(nèi)設(shè)置有用于制冷劑輸送的換熱 盤管23，該蒸發(fā)器中，風(fēng)流與制冷劑直接換熱，換熱效率較實施例1更高，但輸送距離短，可 根據(jù)實際情況選用不同的方式。本實施例中，所述箱體21內(nèi)換熱盤管23上方設(shè)置水噴淋頭24，以對換熱盤管進 行清洗，并達到降塵的目的，箱體21內(nèi)靠近出風(fēng)口 22 —端設(shè)置集水器25，以過濾風(fēng)流中的 水，避免水進入工作面。本實施例中，還包括底座I 26和底座II 27a,所述壓縮機1和冷凝器2設(shè)置于底座 I 26上，所述蒸發(fā)器3設(shè)置于底座II 27a上，將整個設(shè)備分為兩部分，需移動設(shè)備時，只需 將連接兩部分的金屬軟管拆下即可，使用方便。本實用新型通過PLC可實現(xiàn)對設(shè)備運行中各參數(shù)的監(jiān)測與控制，并可采用兩種結(jié)構(gòu)形式的不同制冷降溫方式對礦井進行熱害治理，適用范圍廣，可滿足我國當前開采深度 礦井熱害治理的需求。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本 實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種煤礦井下制冷降溫裝置，包括制冷劑通道依次連通形成回路的壓縮機(1)、冷 凝器(2)和蒸發(fā)器(3)，所述冷凝器(2)的制冷劑出口設(shè)置干燥過濾器(4)，蒸發(fā)器(3)的 制冷劑入口設(shè)置膨脹閥(5)，其特征在于與所述壓縮機(1)的高壓端連通設(shè)置有壓力表I (6),與壓縮機(1)的低壓端連通設(shè)置有壓力表II (7)，所述壓縮機(1)上設(shè)置電機保護制冷 劑噴液孔(Ia)和軸承保護制冷劑噴液孔(lb)，與電機保護制冷劑噴液孔(Ia)連通設(shè)置有 噴液電磁閥I (8)，與軸承保護制冷劑噴液孔(Ib)連通設(shè)置有噴液電磁閥II (9)，所述冷凝 器(2)的冷卻水入口和冷卻水出口均設(shè)置溫度傳感器(10)；還包括控制系統(tǒng)、用于控制壓 縮機(1)啟停的軟啟動器(11)和與壓縮機(1)連接的接線腔(12)，所述控制系統(tǒng)包括PLC (13)和與PLC (13)電連接的顯示器(14)，所述壓力表I (6)、壓力表II (7)和溫度傳感器 (10)的信號輸出端分別連接PLC (13)的信號輸入端，所述PLC (13)的指令輸出端分別連 接噴液電磁閥I (8)、噴液電磁閥II (9)和軟啟動器(11)的指令輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述壓縮機(1)為礦用 半封閉螺桿壓縮機，其電壓等級為380V、660V、1140V、6000V或10000V。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述壓縮機(1)、接線 腔(12)、噴液電磁閥I (8)、噴液電磁閥II (9)、壓力表I (6)和壓力表II (7)均為礦用防隔 爆和本質(zhì)安全型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述軟啟動器(11)為 礦用隔爆型真空交流軟啟動器、礦用隔爆兼本安變頻器、礦用防爆軟啟動器、礦用隔爆型電 機軟啟動器、礦用本安型軟啟動控制器或礦用隔爆兼本安型軟啟動磁力啟動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述冷凝器(2)的制冷 劑出口與蒸發(fā)器(3 )的制冷劑入口之間、蒸發(fā)器(3 )的制冷劑出口與壓縮機(1)的制冷劑入 口之間均通過金屬軟管(15)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述壓縮機(1)的制冷 劑入口設(shè)置進氣閥門(16)，壓縮機(1)的制冷劑出口設(shè)置出氣閥門(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述蒸發(fā)器(3)為管 殼式水冷蒸發(fā)器，包括殼體(18)和設(shè)置于殼體(18)內(nèi)用于制冷劑輸送的換熱盤管，所述殼 體(18)上設(shè)置冷凍水入口和冷凍水出口，冷凍水入口和冷凍水出口均設(shè)置有溫度傳感器 (10)，溫度傳感器(10)的信號輸出端連接PLC (13)的信號輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述蒸發(fā)器(3)為箱體 式直冷蒸發(fā)器，包括由前至后依次連通的礦用局部通風(fēng)機(19)、入風(fēng)口(20)、箱體(21)和 出風(fēng)口( 22 )，所述箱體(21)內(nèi)設(shè)置有用于制冷劑輸送的換熱盤管(23 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于所述箱體(21)內(nèi)換熱 盤管(23)上方設(shè)置水噴淋頭(24)，箱體(21)內(nèi)靠近出風(fēng)口(22) —端設(shè)置集水器(25)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的煤礦井下制冷降溫裝置，其特征在于還包括底座I (26)和底座II (27，27a)，所述壓縮機(1)和冷凝器(2)設(shè)置于底座I (26)上，所述蒸發(fā)器 (3)設(shè)置于底座II (27，27a)上。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦井下制冷降溫裝置，包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、控制系統(tǒng)、軟啟動器和接線腔，壓縮機的高壓端和低壓端分別連接有壓力表，壓縮機分別通過電機保護制冷劑噴液孔和軸承保護制冷劑噴液孔連接有噴液電磁閥，冷凝器的冷卻水入口和冷卻水出口均設(shè)置溫度傳感器，通過控制系統(tǒng)的PLC、傳感器和電磁閥等部件對設(shè)備多個參數(shù)進行監(jiān)測和控制，實時了解系統(tǒng)的運行情況，能夠根據(jù)使用環(huán)境的變化對機組參數(shù)進行修改設(shè)置，使用方便靈活，軟啟動器也能對壓縮機及電網(wǎng)起到有效的保護作用；另外，本實用新型采用半封閉螺桿壓縮機，較開啟式或活塞式具有節(jié)能、受環(huán)境影響小、制冷劑不泄漏、能效比高等優(yōu)點。
文檔編號E21F3/00GK201786376SQ201020548178
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者向大海, 唐勇, 姬建虎, 張習(xí)軍, 王長元, 邸志強, 霍春秀 申請人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院