申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2020-10-30

公开（公告）日：2021-09-03

公开（公告）号：CN112354264B

主分类号：B01D36/04(20060101)

分类号：B01D36/04(20060101);E21F7/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.09.03#授权;2021.03.05#实质审查的生效;2021.02.12#公开

摘要：本发明公开了一种用于复杂瓦斯抽采工况下的节能型瓦斯泵组联运系统及控制方法。瓦斯抽采时，含大量煤粉的瓦斯进入瓦斯抽采泵组，工作液‑煤粉混合物经气液分离器排至斜板式水浴冷却箱进行煤粉强制沉淀和初步冷却，之后经矿用稠浆泵、二次冷却装置和高位过滤池再次进入瓦斯抽采泵组，通过对工作液的液位和粘度进行联锁控制，实现工作液的智能配制、补液及最佳节能粘度的自适应调节；通过对工作液的煤粉浓度和煤泥高度进行联锁控制，实现工作液的智能排污与净化。本发明可实现恶劣抽采条件下瓦斯泵的高效节能和安全可靠运行，智能化水平高，尤其适用于我国煤矿煤层钻孔或工作面上隅角等煤粉含量大、抽采工况差的地面大型特大型瓦斯抽采泵站。

主权项：1.一种用于复杂瓦斯抽采工况下的节能型瓦斯泵组联运系统的控制方法，其特征在于，该联运系统包括瓦斯抽采泵组运行系统、工作液循环降温系统、减阻工作液配补一体化系统、泵内自适应恒粘系统、工作液智能净化系统和泵组PLC监控分站；所述的瓦斯抽采泵组运行系统包括由至少两台瓦斯抽采泵（1）联运的瓦斯抽采泵组，每台瓦斯抽采泵（1）的进气管路（3）上依次安装有进气调节阀（6）和瓦斯综合参数测试仪（5），每台瓦斯抽采泵（1）分别连接一气液分离器（2），所述气液分离器（2）的顶部排气口连接排气管路（4），每台瓦斯抽采泵（1）还分别连接一套矿用电参数测量仪（7）；所述的工作液循环降温系统包括斜板式水浴冷却箱（8）、矿用稠浆泵（9）、低位凉水池（10）、二次冷却装置（11）、高位过滤池（12）和温度传感器（16），所述气液分离器（2）的底部排液口通过排液管路（14）连接所述斜板式水浴冷却箱（8），斜板式水浴冷却箱（8）置于所述低位凉水池（10）内，斜板式水浴冷却箱（8）的出液口通过进液管路（13）依次连接所述矿用稠浆泵（9）、二次冷却装置（11）、高位过滤池（12）、温度传感器（16）和瓦斯抽采泵组，所述矿用稠浆泵（9）的进液端和所述高位过滤池（12）的出液端分别设有手动调节阀（15）；所述的减阻工作液配补一体化系统包括全自动减阻液配制装置（17）、补液泵（18）、管道泵（19）、电动开关阀I（20）、电磁流量计I（21）、液位传感器I（22）、粘度传感器I（23），所述的全自动减阻液配制装置（17）顶部设有变频喂料机（39），全自动减阻液配制装置（17）的配制罐内安装液位传感器II（40），所述全自动减阻液配制装置（17）通过补液管路（24）与补液泵（18）和所述斜板式水浴冷却箱（8）相连，所述低位凉水池（10）通过进水管路（25）依次与管道泵（19）、电动开关阀I（20）、电磁流量计I（21）和所述全自动减阻液配制装置（17）相连，所述液位传感器I（22）和粘度传感器I（23）均安装在所述斜板式水浴冷却箱（8）内；所述的泵内自适应恒粘系统包括供水泵（26）、电动调节阀（28）、粘度传感器II（29）及电磁流量计II（30），电动调节阀（28）和电磁流量计II（30）与瓦斯抽采泵（1）的数量相同，所述粘度传感器II（29）与所述气液分离器（2）连接，所述低位凉水池（10）通过轴封供水管路（27）依次与供水泵（26）、电动调节阀（28）、电磁流量计II（30）及瓦斯抽采泵组相连；所述的工作液智能净化系统包括排污泵（31）、电动开关阀II（32）、污泥储槽（34）、泥位计（35）及煤粉浓度传感器（36），所述污泥储槽（34）设置在所述斜板式水浴冷却箱（8）底部，所述泥位计（35）的底部伸入污泥储槽（34）中，所述煤粉浓度传感器（36）设置在所述斜板式水浴冷却箱（8）内，污泥储槽（34）通过排污管路（33）依次与电动开关阀II（32）、排污泵（31）相连；所述的泵组PLC监控分站包括PLC控制柜（37）及上位机（38），所述瓦斯综合参数测试仪（5）、矿用电参数测量仪（7）、温度传感器（16）、电磁流量计I（21）、电磁流量计II（30）、液位传感器I（22）、液位传感器II（40）、粘度传感器I（23）、粘度传感器II（29）、泥位计（35）以及煤粉浓度传感器（36）分别与PLC控制柜（37）输入端信号连接，PLC控制柜（37）输出端分别与全自动减阻液配制装置（17）、变频喂料机（39）、补液泵（18）、管道泵（19）、电动开关阀I（20）、电动调节阀（28）、电动开关阀II（32）、排污泵（31）信号连接，PLC控制柜（37）与上位机（38）电性连接；该联运系统的控制方法包括以下步骤：（1）通过泵组PLC监控分站对斜板式水浴冷却箱（8）中的液位和粘度进行联锁控制，并将其与参数阈值进行对比；具体实施过程如下：如果斜板式水浴冷却箱（8）液位小于hmin+0.3，则向PLC控制柜（37）发送指令开启全自动减阻液配制装置（17），并监测全自动减阻液配制装置（17）内液位，当配制罐内的液位达到最高液位lmax时，停止减阻液配制；当斜板式水浴冷却箱（8）液位小于hmin时，开启管道泵（19）、电动开关阀I（20）、全自动减阻液配制装置（17）和补液泵（18），直至补至斜板式水浴冷却箱（8）液位达到最高液位hmax，停止减阻液配制及补液程序；如果斜板式水浴冷却箱液位大于等于hmin+0.3且低于最高液位hmax，判断监测的工作液粘度：若粘度大于等于最佳节能粘度ηo的85%，则将采集的数据传输给上位机进行数据存储并开始下一轮监测；若粘度小于最佳节能粘度的85%，判断液位与最高液位hmax的80%的相对大小，在液位小于最高液位的80%后，向PLC控制柜（37）发送指令开启全自动减阻液配制装置（17）和变频喂料机（39）配制高粘度减阻液，同时开启补液泵（18），并实时监测液位和粘度值；当液位小于最高液位hmax且粘度等于ηo时，粘度调控完成，进入下一轮监测；当液位小于hmax但粘度小于ηo时，继续补液；当液位等于hmax时，停止减阻液配制及补液程序，并再次进入液位监测阶段；（2）通过泵组PLC监控分站对各瓦斯抽采泵（1）内的粘度进行稳粘控制；具体实施过程如下：根据气液分离器（2）中的液温和水分蒸发量经验公式，设定轴封供水量初始值及电动调节阀（28）开度；延迟15min采集气液分离器（2）内的粘度：若粘度大于等于0.85ηo且小于等于1.15ηo，则将采集的数据传输给上位机（38）进行数据存储并开始下一轮监测；若粘度小于0.85ηo或大于1.15ηo，则向PLC控制柜（37）发送指令将电动调节阀（28）的开度fk降低或增加5%，延迟15min采集气液分离器（2）内的粘度，当实测粘度维持在0.85ηo到1.15ηo之间时，即为最佳的阀门开度和对应的轴封供水量；（3）通过泵组PLC监控分站对斜板式水浴冷却箱（8）中工作液的煤粉浓度和煤泥高度进行联锁控制，并将其与参数阈值进行对比；具体实施过程如下：如果煤粉浓度低于1%，下一步判断煤泥高度：若煤泥高度低于0.1m，则将采集的数据传输给上位机（38）进行数据存储并开始下一轮监测；若煤泥高度大于等于0.1m，开启排污泵（31）和电动开关阀II（32），排至煤泥高度为0时，关闭排污泵（31）和电动开关阀II（32），停止排泥，开始下一轮监测；如果煤粉浓度高于1%，开启排污泵（31）和电动开关阀II（32），直至斜板式水浴冷却箱（8）液位降至hmin时，停止排污，开始下一轮监测。

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