專利名稱:井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及煤礦瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及井下瓦斯抽采管路中瓦斯?jié)舛鹊恼{(diào)控和隱患預(yù)警方法。
背景技術(shù):
近十年來(lái),我國(guó)煤炭產(chǎn)量由10億噸增加到30億噸,開(kāi)采深度逐年加大,高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井越來(lái)越多。國(guó)家規(guī)定,高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井必須實(shí)施瓦斯抽采,抽采不達(dá)標(biāo)不允許開(kāi)采。井下瓦斯抽采是煤礦瓦斯治理的主要手段之一,是高突礦井高產(chǎn)高效的重要的安全保證,也是瓦斯利用的基礎(chǔ)和前提,同時(shí)也是煤礦安全生產(chǎn)和節(jié)能減排的需要。煤礦井下鉆孔瓦斯抽采,通常是向煤層施工大量的鉆孔,然后進(jìn)行封孔和聯(lián)孔,最終匯入巷道內(nèi)的抽采管路。我國(guó)絕大多數(shù)煤層屬于低透氣煤層,瓦斯抽采困難,且抽采鉆孔存在較為嚴(yán)重封孔漏氣、聯(lián)孔漏氣現(xiàn)象,目前尚未解決。鉆孔漏氣后,會(huì)導(dǎo)致瓦斯抽采總體濃度降低,若抽采管路內(nèi)的瓦斯?jié)舛忍幵诒ㄏ拗畠?nèi)(甲烷含量5%-16%),將會(huì)給抽采管路安全帶來(lái)威脅,國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)過(guò)瓦斯爆炸導(dǎo)致抽采管路爆炸而使事故擴(kuò)大化的案例。若瓦斯抽采濃度過(guò)低,達(dá)不到可利用濃度,低濃度瓦斯將被迫排入大氣,不僅增加了溫室氣體的排放,同時(shí)也是一種能源資源的浪費(fèi)。國(guó)外早期的魯爾礦區(qū),為了瓦斯利用和管路安全,定期對(duì)抽采管路進(jìn)行關(guān)停和啟動(dòng),以期獲得安全的可利用瓦斯?jié)舛取?guó)內(nèi)某些礦區(qū)為了提高管路抽采濃度,基本上是靠關(guān)孔,發(fā)現(xiàn)哪個(gè)鉆孔抽采濃度低不經(jīng)分析就關(guān)閉,一個(gè)鉆孔漏氣有時(shí)就要通過(guò)關(guān)閉整條巷道的抽采系統(tǒng)來(lái)處理,造成極大的浪費(fèi),起不到消突作用,也為以后采煤留下安全隱患。上述做法雖然可以在一定程度上提高瓦斯抽采濃度,但由于關(guān)孔使瓦斯未得到充分釋放,既降低了資源利用效率又給煤礦開(kāi)采留下了安全隱患,同時(shí)這部分瓦斯直接排入大氣還會(huì)加重溫室效應(yīng),污染大氣環(huán)境??傊?,由于鉆孔封孔存在漏氣問(wèn)題,加之鉆孔深度的差別、煤層透氣性的變化以及封孔質(zhì)量的差異,使得本煤層鉆孔的瓦斯抽采濃度存在以下問(wèn)題
1、沒(méi)有從煤層自身?xiàng)l件,透氣性、瓦斯含量、瓦斯壓力等結(jié)合點(diǎn)去整體考慮瓦斯?jié)舛瓤?br>
制;
2、同一區(qū)域不同鉆孔的抽采濃度有高有低,而瓦斯?jié)舛人p速度有快有慢,差別較
大;
3、抽采負(fù)壓要多大全憑經(jīng)驗(yàn),沒(méi)有具體的濃度控制理論和使用方法作指導(dǎo),過(guò)于片面和草率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是改變現(xiàn)有瓦斯抽采管路中瓦斯?jié)舛鹊娜斯ふ{(diào)節(jié)和盲目調(diào)控的現(xiàn)狀,解決瓦斯抽采管路負(fù)壓與瓦斯?jié)舛群土髁康钠ヅ鋯?wèn)題;目的是提供一種井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警系統(tǒng)及其使用方法,提高和穩(wěn)定抽采管路內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋?duì)抽采管路的隱患實(shí)施預(yù)警。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,它包括如下步驟
①、將信號(hào)采集單元和執(zhí)行單元組裝為一體,安裝在瓦斯抽采管路上;所述的信號(hào)采集單元包括管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、一氧化碳傳感器和管路流量測(cè)試儀;所述的執(zhí)行單元由電動(dòng)閥門(mén)構(gòu)成;
②、操作執(zhí)行單元,確定管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓之間的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間、最高管路瓦斯?jié)舛?,從而得到管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓的變化曲線③、根據(jù)獲得的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間和最高管路瓦斯?jié)舛龋O(shè)定預(yù)警瓦斯?jié)舛群皖A(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間;所述的預(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值低于最高管路瓦斯?jié)舛戎?,且高于抽采瓦斯所要求的最低值;預(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間為最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間的1. 5 2倍;
④、實(shí)時(shí)采集當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎岛拓?fù)壓值;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎荡笥谧罡吖苈吠咚節(jié)舛龋?則提示最高管路瓦斯?jié)舛扔姓`,重新執(zhí)行步驟②;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮谧罡吖苈吠咚節(jié)舛龋谴笥陬A(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則保持電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度不變;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮陬A(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則發(fā)出報(bào)警,同時(shí)搜索最佳抽采負(fù)壓,然后在最佳抽采負(fù)壓上繼續(xù)抽采瓦斯;
⑤、系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,定期重復(fù)步驟② ④。信號(hào)采集單元的管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、一氧化碳傳感器和管路流量測(cè)試儀集成安裝于一節(jié)管道內(nèi),并將該節(jié)管道安裝于電動(dòng)閥門(mén)裝置負(fù)壓較低的一側(cè)。在所述的步驟②中,最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間的測(cè)定是將電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度從開(kāi)90%以上關(guān)閉到開(kāi)10%以下,同時(shí)在管路末端注入少量一氧化碳并計(jì)時(shí)開(kāi)始,當(dāng)位于電動(dòng)閥門(mén)旁的一氧化碳傳感器檢測(cè)到CO時(shí),計(jì)時(shí)結(jié)束。在所述的步驟②中,通過(guò)每次關(guān)閉19Γ5%角度的電動(dòng)閥門(mén),等待最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間后,記錄管道濃度值和管道負(fù)壓值,重復(fù)這個(gè)過(guò)程可得到管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓的變化曲線圖,從而確定最高管路瓦斯?jié)舛葘?duì)應(yīng)的負(fù)壓。在所述的步驟④中,搜索最佳抽采負(fù)壓的步驟為將電動(dòng)閥門(mén)完全打開(kāi),等待滯后時(shí)間后,記錄初始濃度值Co、負(fù)壓值PO和流量值QO,將電動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉19Γ5%角度,等待滯后時(shí)間后讀取新的濃度值Ci、負(fù)壓值Pi和流量值Qi (i=l,2,3…n),記錄當(dāng)前的電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki ;當(dāng)電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki >= 99%時(shí)停止關(guān)閥操作,并從濃度值Ci (i=0,l,2,3…η)中找出最大值濃度值Cmax,然后判斷Cmax對(duì)應(yīng)的負(fù)壓是否唯一,如果唯一則把最大值Cmax對(duì)應(yīng)的電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki送給電動(dòng)閥門(mén)裝置,如果不唯一則將負(fù)壓較高時(shí)的閥門(mén)開(kāi)度Ki送給電動(dòng)閥門(mén)裝置。實(shí)施上述方法的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警系統(tǒng),在瓦斯抽采管路上設(shè)置信號(hào)采集單元和執(zhí)行單元,其中信號(hào)采集單元連接控制單元的輸入端,執(zhí)行單元連接控制單元的輸出端;所述的信號(hào)采集單元包括管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⒁谎趸紓鞲衅骱凸苈妨髁繙y(cè)試儀;所述的執(zhí)行單元由電動(dòng)閥門(mén)構(gòu)成。所述信號(hào)采集單元中的管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⒁谎趸紓鞲衅骱凸苈妨髁繙y(cè)試儀集成安裝于一節(jié)管道內(nèi),并將該節(jié)管道安裝于電動(dòng)閥門(mén)裝置負(fù)壓較低的一側(cè)。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明,針對(duì)不同礦區(qū)的煤層情況,研究不同抽采階段抽采濃度與抽采負(fù)壓之間的互變關(guān)系,提出一種井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警系統(tǒng)及其使用方法,對(duì)管路瓦斯抽采濃度進(jìn)行科學(xué)的自動(dòng)化調(diào)控,提高和穩(wěn)定管路內(nèi)的瓦斯抽采濃度,在一定范圍內(nèi)滿足瓦斯利用的需要和管路安全的需要。這里所述的管路安全是指盡可能將瓦斯抽采濃度調(diào)整到爆炸限之外,另外對(duì)鉆孔漏氣引發(fā)的鉆孔煤體自燃和管路損壞引起的濃度驟降進(jìn)行預(yù)警,對(duì)抽采管路中的負(fù)壓驟降或突變?yōu)檎龎簳r(shí),迅速關(guān)閉閥門(mén)。
圖1為本發(fā)明的原理框圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明中調(diào)控預(yù)警程序流程圖。圖4為本發(fā)明中最佳抽采負(fù)壓搜索程序流程圖。圖5為本發(fā)明中曲線繪制程序流程圖。圖6為初期抽采鉆孔濃度與負(fù)壓關(guān)系圖。圖7為后期抽采鉆孔濃度與負(fù)壓關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式在設(shè)計(jì)本發(fā)明之前,作了如下分析研究不同抽采階段瓦斯抽采濃度與瓦斯抽采負(fù)壓之間的關(guān)系是變化的,不同階段對(duì)負(fù)壓高低的需求不一樣,存在一個(gè)合理抽采負(fù)壓。如圖6所示,抽采初期負(fù)壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致抽采濃度降低,抽采中期負(fù)壓過(guò)低也會(huì)導(dǎo)致抽采濃度降低,抽采后期管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓成近拋物線關(guān)系,如圖7所示,負(fù)壓過(guò)高過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致抽采濃度降低,存在一個(gè)抽采濃度峰值?;谏鲜霭l(fā)現(xiàn),本發(fā)明可在不同抽采階段自動(dòng)調(diào)節(jié)管路抽采負(fù)壓,穩(wěn)定瓦斯抽采濃度,并對(duì)管路異常情況進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明中,井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,它包括如下步驟
①、將信號(hào)采集單元和執(zhí)行單元組裝為一體,安裝在瓦斯抽采管路上;上述的信號(hào)采集單元包括管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⒁谎趸紓鞲衅骱凸苈妨髁繙y(cè)試儀;上述的執(zhí)行單元包括閥門(mén)和電動(dòng)閥門(mén)裝置。更好地,可將信號(hào)采集單元的管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、一氧化碳傳感器和管路流量測(cè)試儀集成安裝于一節(jié)管道內(nèi),并將該節(jié)管道安裝于電動(dòng)閥門(mén)裝置負(fù)壓較低的一側(cè)。②、操作執(zhí)行單元,確定管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓之間的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間、最高管路瓦斯?jié)舛龋瑥亩玫焦苈吠咚節(jié)舛扰c抽采負(fù)壓的變化曲線圖。上述最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間是這樣確定的由于瓦斯抽采管路很長(zhǎng),那么調(diào)節(jié)負(fù)壓的電動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作后,管道內(nèi)的瓦斯?jié)舛葘?huì)改變,最終達(dá)到一個(gè)新的濃度值這個(gè)過(guò)程需要的時(shí)間就是最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間。實(shí)際測(cè)的時(shí)候,最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間的測(cè)定是將電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度從開(kāi)90%以上關(guān)閉到開(kāi)10%以下,同時(shí)在管路末端注入少量一氧化碳并計(jì)時(shí)開(kāi)始,當(dāng)位于閥門(mén)旁的一氧化碳傳感器檢測(cè)到CO時(shí),計(jì)時(shí)結(jié)束。需要說(shuō)明的是,電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度是固定兩個(gè)開(kāi)度,在90%開(kāi)度下濃度穩(wěn)定后,將閥門(mén)關(guān)到10%以下,同時(shí)注入C0,等CO擴(kuò)散到傳感器時(shí),就可以認(rèn)為此時(shí)管道內(nèi)濃度達(dá)到均勻了。記錄的時(shí)間其實(shí)就是CO從管路末端擴(kuò)散到傳感器所在位置所需要的時(shí)間。上述的最高管路瓦斯?jié)舛仁沁@樣確定的將上述確定最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間的過(guò)程多次執(zhí)行,每一個(gè)過(guò)程均通過(guò)關(guān)閉一定角度的閥門(mén)來(lái)增大負(fù)壓,就可以得到一組由濃度和負(fù)壓的對(duì)應(yīng)曲線,這就是管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓的變化曲線圖。當(dāng)負(fù)壓增加到一定程度的時(shí)候,管道內(nèi)濃度不再上升,有時(shí)反而會(huì)下降。這是因?yàn)?,管道密閉性不夠好,負(fù)壓增加導(dǎo)致管道漏氣量增大,進(jìn)而降低了管道內(nèi)瓦斯?jié)舛?。?dāng)曲線確定了,那么對(duì)應(yīng)最高管路瓦斯?jié)舛鹊呢?fù)壓就確定下來(lái)。具體實(shí)施時(shí),通過(guò)每次關(guān)閉1%、2%、3%、4%、5%中任意角度的閥門(mén),等待最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間后,記錄管道濃度值和管道負(fù)壓值,重復(fù)這個(gè)過(guò)程可得到管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓的變化曲線圖。③、根據(jù)獲得的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間和最高管路瓦斯?jié)舛?,設(shè)定預(yù)警瓦斯?jié)舛群皖A(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間;上述的預(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值低于最高管路瓦斯?jié)舛戎担腋哂诔椴赏咚顾蟮淖畹椭?;預(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間為最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間的1. 5 2倍。預(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值是根據(jù)礦上的要求進(jìn)行設(shè)定的,不同的煤礦,設(shè)定的值不一樣,有的要求瓦斯?jié)舛纫_(dá)到30%,有的要求25%。還有的只有5%,地面取這樣濃度的瓦斯氣體可以用來(lái)發(fā)電,供熱等,也可以進(jìn)行儲(chǔ)存,濃度過(guò)低會(huì)被直接排放到大氣中。設(shè)定預(yù)警瓦斯?jié)舛群皖A(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間這兩個(gè)參數(shù),是為了保證瓦斯管路里抽出來(lái)的瓦斯?jié)舛确系孛媸褂脳l件,當(dāng)管道內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)不到設(shè)定的預(yù)警瓦斯?jié)舛葧r(shí),進(jìn)行報(bào)警。而設(shè)定預(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間是保證管路內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到均勻穩(wěn)定,不至于在濃度沒(méi)有達(dá)到均勻時(shí)提前報(bào)警。④、實(shí)時(shí)采集當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎岛拓?fù)壓值;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎荡笥谧罡吖苈吠咚節(jié)舛龋瑒t提示最高管路瓦斯?jié)舛扔姓`,重新執(zhí)行步驟②;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮谧罡吖苈吠咚節(jié)舛?,但是大于預(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則保持閥門(mén)開(kāi)度不變;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮陬A(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則發(fā)出報(bào)警,同時(shí)搜索最佳抽采負(fù)壓,然后在最佳抽采負(fù)壓上繼續(xù)抽采瓦斯。在上述的步驟④中,搜索最佳抽采負(fù)壓的步驟為將閥門(mén)完全打開(kāi),等待滯后時(shí)間后,記錄初始濃度值Co、負(fù)壓值0和流量值QO,將電動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉1°/Γ5%角度,等待滯后時(shí)間后讀取新的濃度值Ci、負(fù)壓值Pi和流量值Qi(i=l,2,3…η),記錄當(dāng)前的電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki ; 當(dāng)電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki >= 99%時(shí)停止關(guān)閥操作,并從濃度值Ci (i=0,l,2,3…η)中找出最大值濃度值Cmax,然后判斷Cmax對(duì)應(yīng)的負(fù)壓是否唯一,如果唯一則把最大值Cmax對(duì)應(yīng)的電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki送給電動(dòng)閥門(mén)裝置,如果不唯一則將負(fù)壓較高時(shí)的閥門(mén)開(kāi)度Ki送給電動(dòng)閥門(mén)
直ο⑤、系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,定期重復(fù)步驟② ④。上述的定期是指由于在系統(tǒng)工作一年或兩年后,井下的壓力、瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)都發(fā)生了很大的變化,需要重新對(duì)設(shè)定的濃度、 濃度與負(fù)壓滯后時(shí)間進(jìn)行校正和調(diào)整。本發(fā)明的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警系統(tǒng)及其使用方法,首先處理單元根據(jù)信號(hào)采集單元傳送過(guò)來(lái)的各種參量的采集數(shù)據(jù)信號(hào),判斷瓦斯抽采管路中的瓦斯?jié)舛仁欠翊笥谠O(shè)定濃度值,若大于,執(zhí)行單元不動(dòng)作,若接近或小于設(shè)定濃度值,處理單元驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元?jiǎng)幼?,通過(guò)執(zhí)行單元的閥門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)管路中的瓦斯抽采負(fù)壓,并依照程序指令搜尋合理抽采負(fù)壓,合理抽采負(fù)壓是指在該負(fù)壓下瓦斯抽采濃度高于設(shè)定濃度值,且在該濃度下純甲烷流量為最大的那個(gè)負(fù)壓。此外,當(dāng)處理單元接收到一氧化碳信號(hào)時(shí),預(yù)警單元進(jìn)行一氧化碳報(bào)警;當(dāng)處理單元檢測(cè)到瓦斯?jié)舛韧蛔兦闆r時(shí),預(yù)警單元進(jìn)行濃度報(bào)警。處理單元根據(jù)傳感器和測(cè)試儀器獲取的信號(hào)直接在顯示單元顯示,瓦斯單位時(shí)間內(nèi)的抽采純量由程序計(jì)算得出。本發(fā)明還提供了一種井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警系統(tǒng),它在瓦斯抽采管路上設(shè)置信號(hào)采集單元4和執(zhí)行單元1,其中信號(hào)采集單元4連接控制單元3的輸入端,執(zhí)行單元1連接控制單元3的輸出端,上述的控制單元3由控制柜8以及位于控制柜中的可編程控制器7構(gòu)成。上述的信號(hào)采集單元4為傳感器組6,傳感器組6包括管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、一氧化碳傳感器和管路流量測(cè)試儀;執(zhí)行單元包括閥門(mén)和電動(dòng)閥門(mén)裝置。更好地,可將信號(hào)采集單元中的管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、一氧化碳傳感器和管路流量測(cè)試儀集成安裝于一節(jié)管道內(nèi),該節(jié)管道位于瓦斯抽采主管路9上,并將該節(jié)管道安裝于電動(dòng)閥門(mén)裝置負(fù)壓較低的一側(cè)。上述方案中信號(hào)采集單元包括管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⒁谎趸紓鞲衅骱凸苈妨髁繙y(cè)試儀等,將其采集到的信號(hào)分別接入處理單元的輸入端。執(zhí)行單元為數(shù)控電動(dòng)閥2,它包括閥門(mén)和閥門(mén)電動(dòng)裝置兩部分。數(shù)控電動(dòng)閥門(mén)接收來(lái)自處理單元的控制信號(hào),可執(zhí)行全開(kāi)、全閉、點(diǎn)動(dòng)開(kāi)、點(diǎn)動(dòng)關(guān)等操作;能夠精確調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度,并將閥門(mén)的開(kāi)度信息反饋給處理單元。數(shù)控電動(dòng)閥的控制信號(hào)與處理單元輸出節(jié)點(diǎn)相連,數(shù)控電動(dòng)閥的閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)與處理單元輸入節(jié)點(diǎn)相連。處理單元為可編程控制器,顯示單元可以是LCD、LED 或觸摸屏。
權(quán)利要求
1.一種井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,其特征在于,它包括如下步驟①、將信號(hào)采集單元和執(zhí)行單元組裝為一體,安裝在瓦斯抽采管路上;所述的信號(hào)采集單元包括管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、一氧化碳傳感器和管路流量測(cè)試儀;所述的執(zhí)行單元由電動(dòng)閥門(mén)構(gòu)成;②、操作執(zhí)行單元,確定管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓之間的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間、最高管路瓦斯?jié)舛?,從而得到管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓的變化曲線圖;③、根據(jù)獲得的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間和最高管路瓦斯?jié)舛龋O(shè)定預(yù)警瓦斯?jié)舛群皖A(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間;所述的預(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值低于最高管路瓦斯?jié)舛戎担腋哂诔椴赏咚顾蟮淖畹椭?;預(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間為最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間的1. 5 2倍;④、實(shí)時(shí)采集當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎岛拓?fù)壓值;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎荡笥谧罡吖苈吠咚節(jié)舛龋?則提示最高管路瓦斯?jié)舛扔姓`,重新執(zhí)行步驟②;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮谧罡吖苈吠咚節(jié)舛龋谴笥陬A(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則保持電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度不變;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮陬A(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則發(fā)出報(bào)警,同時(shí)搜索最佳抽采負(fù)壓,然后在最佳抽采負(fù)壓上繼續(xù)抽采瓦斯;⑤、系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,定期重復(fù)步驟② ④。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,其特征在于信號(hào)采集單元的管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⒁谎趸紓鞲衅骱凸苈妨髁繙y(cè)試儀集成安裝于一節(jié)管道內(nèi),并將該節(jié)管道安裝于電動(dòng)閥門(mén)裝置負(fù)壓較低的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,其特征在于在所述的步驟②中,最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間的測(cè)定是將電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度從開(kāi)90%以上關(guān)閉到開(kāi)10% 以下,同時(shí)在管路末端注入少量一氧化碳并計(jì)時(shí)開(kāi)始,當(dāng)位于電動(dòng)閥門(mén)旁的一氧化碳傳感器檢測(cè)到CO時(shí),計(jì)時(shí)結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,其特征在于在所述的步驟②中,通過(guò)每次關(guān)閉19Γ5%角度的電動(dòng)閥門(mén),等待最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間后,記錄管道濃度值和管道負(fù)壓值,重復(fù)這個(gè)過(guò)程可得到管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓的變化曲線圖,從而確定最高管路瓦斯?jié)舛葘?duì)應(yīng)的負(fù)壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,其特征在于在所述的步驟④中,搜索最佳抽采負(fù)壓的步驟為將電動(dòng)閥門(mén)完全打開(kāi),等待滯后時(shí)間后,記錄初始濃度值Co、負(fù)壓值PO和流量值Q0,將電動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉19Γ5%角度,等待滯后時(shí)間后讀取新的濃度值Ci、負(fù)壓值Pi和流量值Qi (i=l,2,3…n),記錄當(dāng)前的電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki ;當(dāng)電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki >= 99%時(shí)停止關(guān)閥操作,并從濃度值Ci (i=0,l,2,3…η)中找出最大值濃度值Cmax,然后判斷Cmax對(duì)應(yīng)的負(fù)壓是否唯一,如果唯一則把最大值Cmax對(duì)應(yīng)的電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度Ki送給電動(dòng)閥門(mén)裝置,如果不唯一則將負(fù)壓較高時(shí)的閥門(mén)開(kāi)度Ki送給電動(dòng)閥門(mén)裝置。
6.實(shí)施權(quán)利要求1 5任一所述方法的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警系統(tǒng), 其特征在于在瓦斯抽采管路上設(shè)置信號(hào)采集單元和執(zhí)行單元,其中信號(hào)采集單元連接控制單元的輸入端,執(zhí)行單元連接控制單元的輸出端;所述的信號(hào)采集單元包括管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、一氧化碳傳感器和管路流量測(cè)試儀;所述的執(zhí)行單元由電動(dòng)閥門(mén)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警系統(tǒng),其特征在于所述信號(hào)采集單元中的管路負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌⒁谎趸紓鞲衅骱凸苈妨髁繙y(cè)試儀集成安裝于一節(jié)管道內(nèi),并將該節(jié)管道安裝于電動(dòng)閥門(mén)裝置負(fù)壓較低的一側(cè)。
全文摘要
一種井下瓦斯抽采管路濃度自動(dòng)調(diào)控預(yù)警方法,①將信號(hào)采集單元和執(zhí)行單元組裝為一體,安裝在瓦斯抽采管路上;②操作執(zhí)行單元,確定管路瓦斯?jié)舛扰c抽采負(fù)壓之間的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間、最高管路瓦斯?jié)舛龋虎鄹鶕?jù)獲得的最長(zhǎng)負(fù)壓滯后時(shí)間和最高管路瓦斯?jié)舛?,設(shè)定預(yù)警瓦斯?jié)舛群皖A(yù)警負(fù)壓滯后時(shí)間;④實(shí)時(shí)采集當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎岛拓?fù)壓值;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎荡笥谧罡吖苈吠咚節(jié)舛龋瑒t提示最高管路瓦斯?jié)舛扔姓`,重新執(zhí)行步驟②;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮谧罡吖苈吠咚節(jié)舛?,但是大于預(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則保持電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度不變;若當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎敌∮陬A(yù)警瓦斯?jié)舛仍O(shè)定值,則發(fā)出報(bào)警,同時(shí)搜索最佳抽采負(fù)壓,然后在最佳抽采負(fù)壓上繼續(xù)抽采瓦斯;⑤系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,定期重復(fù)步驟②~④。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102562156SQ201010591680
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者孫玉寧, 封海潮, 張海軍, 王振峰, 王永龍, 王泰華, 郭宇 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)