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【摘 要】张双楼煤矿目前开采深度已达1000m，其岩体温度达到40.6℃，严重威胁矿井安全和工人健康。针对十分严重的地温热害，张双楼煤矿和中国矿大（北京）积极合作，在井下建立了深井降温工程系统，通过提取矿井水冷能，进行能量转换，解决深井热害问题。此项工程由机电安装处负责安装施工，在四个水平安装了五个工作站，共施工井巷1148m，安装管路11529m，安装设备93台。至2011年6月初施工完工，紧接投入调试及试运行阶段，6月22日投入正常试运。经过四个月的试运行，取得了良好的效果。经实测工作面的温度降低了5℃，取得了预期效果。本文主要叙述张双楼矿井降温系统在安装结束后在短短20d内调试过程。
【关键词】深井降温系统;运行原理;水压试验;调试
一、井下降温系统原理概述
张双楼煤矿井下降温系统安装具体方案：
1.在-500水平设置HEMS-T换热工作站，从矿井涌水中提取冷量，供给HEMS-PT压力转换工作站；
2.在-750水平设置HEMS-PT压力转换工作站，用以降低设备承受压力，并将热量传递给HEMS-I降温工作站；
3.HEMS-I降温工作站出来的冷冻水直接供给HEMS-II系统；
4.在-1000水平设置HEMS-II降温工作站，对-1000高温工作面和掘进断头进行降温；
5.在地面设置HEMS-III热（冷）能利用工作站，从排水泵房排出的水进入井上HEMS-III系统取代燃煤锅炉，提取矿井水中的热（冷）能，取代地面锅炉系统进行供热。整个系统实现井下制冷，地面供热。
整个系统是由上循环系统、下循环系统及风循环系统组成，其中上、下循环系统是闭路循环系统，循环介质是水体，而风循环系统是开路系统，HEMS-Ⅰ为制冷工作站，其主要功能是从井下冷源中提取冷量，HEMS-PT压力转换系统起到承上启下的作用。井下降温系统工作原理如图1所示：
二、调试方案
1.本调试方案共分为三大部分：充水、试运转、负荷调节。整个降温系统试调试方案以分单位分阶段投运为原则，分步实施、分段分区完成，先独立系统试投运然后再电气、水泵、风机、HEMS-PT、HEMS-I、HEMS-Ⅱ等联合试投运。
2.张双楼整个管网及设备调试顺序：
a井下-500到-750冷却水一次侧循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。b东-750到-838冷冻水循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。c东-750内部冷却水二次侧循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。d西冷却水二次侧循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。e西-750到-1000冷冻水循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。
三、水压试验
a降温管网的管道和设备、硐室内的管道和设备等，应按设计要求做严密性试验和强度试验。强度试验压力为1.5倍设计压力，严密性试验压力为1.25倍设计压力，且不低于1Mpa。b管道水压试验以洁净水作为试验介质。c试验系统应有可靠的排水系统。d充水时，应排尽管道及设备中的空气。e当试验过程中发现渗漏时，严禁带压处理。清除缺陷后，应重新进行试验。f试验结束后，应及时拆除试验用临时加固装置，排尽管内积水。排水时应防止形成负压，严禁随地排放。g试验结束后，泄压至0.2Mpa 后，转入清洗程序。h试验合格后，填写强度、严密性试验记录。
四、充水安排
a充水前，充水值班人员全面检查使所有阀门处在关闭位置。然后按流程顺序由后向前依次开启充水流程中应该开启的阀门（含放气阀），最后按充水指挥的指令开启清水阀门开始向供回水管线内充水。b充水一经开始，沿线要派巡回检查人员巡查管线，发现异常立即报告领导小组采取有效措施及时处理。c经多次高点放空排尽空气后，充水管线管压与清水管压一致时可判断管线充水已满。d高点放气阀也按10min排气一次方法操作，放气次数不少于三次至排尽空气。e水箱做满水试验，以无渗漏为合格。
五、电气及其操作控制系统调试
a按电气原理图和安装接线图进行，设备内部接线和外部接线达到应准确无误。b按电源的类型、等级和容量、检查或调试其断流容量、熔断器容量、过压、欠压、过流保护等，检查或调试内容均应符合其规定值。c按设备使用说明书有关电气系统调整方案和调试要求，用模拟操作检查其工艺动作、指示、讯号和连锁装置应正确、灵敏和可靠。d经上述各项检查或调整后，方可进行机械与各系统的联合调整试验。
六、以HEMS-I制冷工作站调试为例
1.管路清洗
本工作站安装完毕，并试压满足要求后，即进行管路的清洗工作，目的是清除管道内残留的焊渣等杂质，净化系统循环水体。
2.冷却水管路清洗
a关闭HEMS-I制冷器机组冷凝器进出水阀门；b打开HEMS-I制冷器机組冷凝器旁通阀门；c关闭所有泄水阀；d冷却水管道注水；e打开排气阀，确认管道内气体排完后关闭排气阀；f关闭冷却水泵1的进出口阀门；g开启冷却水泵2，运行12h；h打开冷却水管路上的排污过滤器及除砂器等水处理设备，清除杂物后关闭；i关闭冷却水泵2的进出水口阀门；j开启冷却水泵1，运行12h；k打开冷却水管路上的排污过滤器及除砂器等水处理设备，清除杂物后关闭，示过滤情况来决定是否继续进行冷却水管道清洗。
3.冷冻水管路清洗
a关闭HEMS-I制冷器机组蒸发器进出水阀门；b打开HEMS-I制冷器机组蒸发器旁通阀门；c关闭所有泄水阀；d冷冻水管道注水；e打开排气阀，确认管道内气体排完后关闭排气阀；f关闭冷冻水循环泵1和2的进出口阀门；g开启冷冻水循环泵3，运行12h；h打开冷冻水管路上的排污过滤器等水处理设备，清除杂物后关闭；I关闭上循环泵3的进出水口阀门；j开启上循环泵2，运行12h；k打开冷冻水管路上的排污过滤器等水处理设备，清除杂物后关闭，示过滤情况来决定是否继续进行冷冻水管路清洗。L关闭上循环泵2的进出水口阀门；m开启上循环泵1，运行12h；n打开冷冻水管路上的排污过滤器等水处理设备，清除杂物后关闭，示过滤情况来决定是否继续进行冷冻水管路清洗。
4.调试与运行
1）管路清洗完成后，即可进行本工作站设备的调试运行。
2）管路注水：
a打开HEMS-I制冷器机组冷凝器及蒸发器进出水阀门；b关闭HEMS-I制冷器机组冷凝器及蒸发器旁通阀门及泄水阀；c打开冷却水泵进出口阀门，打开冷却水管路上的排气阀；d冷却水管路注水，确认排气后关闭排气阀；e打开冷冻水循环泵的进出口阀门，打开冷冻水管路上的排气阀；f冷冻水循环管路通过补水系统注入软化水，确认排气后关闭排气阀。
3)试运行:
a关闭冷却水泵2的进出水口阀门；b关闭冷冻水泵2的进出水口阀门；c启动冷却水泵1；d启动冷却水循环泵1和2；e水泵启动1min后，机组启动；f控制参数调试。
5.HEMS-II制冷工作站试运行：同HEMS-I制冷工作站试运行。
七、各系统联合调试注意事项
1.设备及其润滑、加热和电气及控制等系统均应单独调试检查并符合要求；
2.联合调试应按要求进行，不宜模拟操作代替；
3.联合调试应由部件开始至组件，值单机，直至整机(成套设备)，
按说明书和操作程序进行并应符合下列要求：
（1）各转动和移动部分，用手盘动，应灵活，无卡滞现象。
（2）安全装置、紧急停机和制动、报警讯号等经试验均应正确、灵敏、可靠。
（3）各种手柄操作位置、按钮、控制显示和讯号等，应与实际动作及其运动方向相符；压力、流量、温度等仪表、仪器指示均应正确、灵敏、可靠。
（4）主运动和进给运动机构均应进行各级速度（低、中、高）的运转试验。其启动、运转、停止和制动，在手动、半自动化控制和全自动化控制下，均应正确、可靠、无异常现象。
整个调试系统以分单位、分阶段投运为原则，采用分步实施、分段分区完成的方案，比规定的调试工期提前十五天全部运转，并取得良好的的效果，减少了人员和设备资金的投入，缩短了资金的周转周期；同时极大地改善煤矿井下工人的劳动条件，使煤炭生产的安全隐患大大降低，彻底解决了由高温引发的各种疾病问题，体现了“以人为本，关爱职工”的时代风貌，提高劳动生产率，促进能源生产技术进一步发展。
【关键词】深井降温系统;运行原理;水压试验;调试
一、井下降温系统原理概述
张双楼煤矿井下降温系统安装具体方案：
1.在-500水平设置HEMS-T换热工作站，从矿井涌水中提取冷量，供给HEMS-PT压力转换工作站；
2.在-750水平设置HEMS-PT压力转换工作站，用以降低设备承受压力，并将热量传递给HEMS-I降温工作站；
3.HEMS-I降温工作站出来的冷冻水直接供给HEMS-II系统；
4.在-1000水平设置HEMS-II降温工作站，对-1000高温工作面和掘进断头进行降温；
5.在地面设置HEMS-III热（冷）能利用工作站，从排水泵房排出的水进入井上HEMS-III系统取代燃煤锅炉，提取矿井水中的热（冷）能，取代地面锅炉系统进行供热。整个系统实现井下制冷，地面供热。
整个系统是由上循环系统、下循环系统及风循环系统组成，其中上、下循环系统是闭路循环系统，循环介质是水体，而风循环系统是开路系统，HEMS-Ⅰ为制冷工作站，其主要功能是从井下冷源中提取冷量，HEMS-PT压力转换系统起到承上启下的作用。井下降温系统工作原理如图1所示：
二、调试方案
1.本调试方案共分为三大部分：充水、试运转、负荷调节。整个降温系统试调试方案以分单位分阶段投运为原则，分步实施、分段分区完成，先独立系统试投运然后再电气、水泵、风机、HEMS-PT、HEMS-I、HEMS-Ⅱ等联合试投运。
2.张双楼整个管网及设备调试顺序：
a井下-500到-750冷却水一次侧循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。b东-750到-838冷冻水循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。c东-750内部冷却水二次侧循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。d西冷却水二次侧循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。e西-750到-1000冷冻水循环系统注水试压，静压稳定后开泵试循环动压。
三、水压试验
a降温管网的管道和设备、硐室内的管道和设备等，应按设计要求做严密性试验和强度试验。强度试验压力为1.5倍设计压力，严密性试验压力为1.25倍设计压力，且不低于1Mpa。b管道水压试验以洁净水作为试验介质。c试验系统应有可靠的排水系统。d充水时，应排尽管道及设备中的空气。e当试验过程中发现渗漏时，严禁带压处理。清除缺陷后，应重新进行试验。f试验结束后，应及时拆除试验用临时加固装置，排尽管内积水。排水时应防止形成负压，严禁随地排放。g试验结束后，泄压至0.2Mpa 后，转入清洗程序。h试验合格后，填写强度、严密性试验记录。
四、充水安排
a充水前，充水值班人员全面检查使所有阀门处在关闭位置。然后按流程顺序由后向前依次开启充水流程中应该开启的阀门（含放气阀），最后按充水指挥的指令开启清水阀门开始向供回水管线内充水。b充水一经开始，沿线要派巡回检查人员巡查管线，发现异常立即报告领导小组采取有效措施及时处理。c经多次高点放空排尽空气后，充水管线管压与清水管压一致时可判断管线充水已满。d高点放气阀也按10min排气一次方法操作，放气次数不少于三次至排尽空气。e水箱做满水试验，以无渗漏为合格。
五、电气及其操作控制系统调试
a按电气原理图和安装接线图进行，设备内部接线和外部接线达到应准确无误。b按电源的类型、等级和容量、检查或调试其断流容量、熔断器容量、过压、欠压、过流保护等，检查或调试内容均应符合其规定值。c按设备使用说明书有关电气系统调整方案和调试要求，用模拟操作检查其工艺动作、指示、讯号和连锁装置应正确、灵敏和可靠。d经上述各项检查或调整后，方可进行机械与各系统的联合调整试验。
六、以HEMS-I制冷工作站调试为例
1.管路清洗
本工作站安装完毕，并试压满足要求后，即进行管路的清洗工作，目的是清除管道内残留的焊渣等杂质，净化系统循环水体。
2.冷却水管路清洗
a关闭HEMS-I制冷器机组冷凝器进出水阀门；b打开HEMS-I制冷器机組冷凝器旁通阀门；c关闭所有泄水阀；d冷却水管道注水；e打开排气阀，确认管道内气体排完后关闭排气阀；f关闭冷却水泵1的进出口阀门；g开启冷却水泵2，运行12h；h打开冷却水管路上的排污过滤器及除砂器等水处理设备，清除杂物后关闭；i关闭冷却水泵2的进出水口阀门；j开启冷却水泵1，运行12h；k打开冷却水管路上的排污过滤器及除砂器等水处理设备，清除杂物后关闭，示过滤情况来决定是否继续进行冷却水管道清洗。
3.冷冻水管路清洗
a关闭HEMS-I制冷器机组蒸发器进出水阀门；b打开HEMS-I制冷器机组蒸发器旁通阀门；c关闭所有泄水阀；d冷冻水管道注水；e打开排气阀，确认管道内气体排完后关闭排气阀；f关闭冷冻水循环泵1和2的进出口阀门；g开启冷冻水循环泵3，运行12h；h打开冷冻水管路上的排污过滤器等水处理设备，清除杂物后关闭；I关闭上循环泵3的进出水口阀门；j开启上循环泵2，运行12h；k打开冷冻水管路上的排污过滤器等水处理设备，清除杂物后关闭，示过滤情况来决定是否继续进行冷冻水管路清洗。L关闭上循环泵2的进出水口阀门；m开启上循环泵1，运行12h；n打开冷冻水管路上的排污过滤器等水处理设备，清除杂物后关闭，示过滤情况来决定是否继续进行冷冻水管路清洗。
4.调试与运行
1）管路清洗完成后，即可进行本工作站设备的调试运行。
2）管路注水：
a打开HEMS-I制冷器机组冷凝器及蒸发器进出水阀门；b关闭HEMS-I制冷器机组冷凝器及蒸发器旁通阀门及泄水阀；c打开冷却水泵进出口阀门，打开冷却水管路上的排气阀；d冷却水管路注水，确认排气后关闭排气阀；e打开冷冻水循环泵的进出口阀门，打开冷冻水管路上的排气阀；f冷冻水循环管路通过补水系统注入软化水，确认排气后关闭排气阀。
3)试运行:
a关闭冷却水泵2的进出水口阀门；b关闭冷冻水泵2的进出水口阀门；c启动冷却水泵1；d启动冷却水循环泵1和2；e水泵启动1min后，机组启动；f控制参数调试。
5.HEMS-II制冷工作站试运行：同HEMS-I制冷工作站试运行。
七、各系统联合调试注意事项
1.设备及其润滑、加热和电气及控制等系统均应单独调试检查并符合要求；
2.联合调试应按要求进行，不宜模拟操作代替；
3.联合调试应由部件开始至组件，值单机，直至整机(成套设备)，
按说明书和操作程序进行并应符合下列要求：
（1）各转动和移动部分，用手盘动，应灵活，无卡滞现象。
（2）安全装置、紧急停机和制动、报警讯号等经试验均应正确、灵敏、可靠。
（3）各种手柄操作位置、按钮、控制显示和讯号等，应与实际动作及其运动方向相符；压力、流量、温度等仪表、仪器指示均应正确、灵敏、可靠。
（4）主运动和进给运动机构均应进行各级速度（低、中、高）的运转试验。其启动、运转、停止和制动，在手动、半自动化控制和全自动化控制下，均应正确、可靠、无异常现象。
整个调试系统以分单位、分阶段投运为原则，采用分步实施、分段分区完成的方案，比规定的调试工期提前十五天全部运转，并取得良好的的效果，减少了人员和设备资金的投入，缩短了资金的周转周期；同时极大地改善煤矿井下工人的劳动条件，使煤炭生产的安全隐患大大降低，彻底解决了由高温引发的各种疾病问题，体现了“以人为本，关爱职工”的时代风貌，提高劳动生产率，促进能源生产技术进一步发展。