CN101994907B - 瓦斯管路的排水系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瓦斯管路的排水系统与方法，排水系统包括一集水箱，所述集水箱通过一阀体与瓦斯管路相连通，所述集水箱的侧壁下部设有一排水端口；所述阀体包括与所述瓦斯管路相连通的第一端口、与集水箱相连通的第二端口、与大气相连通的第三端口；所述阀体具有两种导通状态：所述第一端口与所述第二端口导通；所述第二端口与所述第三端口导通。本发明提供的瓦斯管路的排水系统与方法，通过在瓦斯管路与集水箱之间设置可控阀体，可以单独对瓦斯管路的积水和集水箱的积水进行排放，提高了对瓦斯管路积水排放的可控性。

Description

瓦斯管路的排水系统与方法

技术领域

本发明涉及一种瓦斯管路的排水系统与方法，尤其涉及一种煤矿抽采中瓦斯管路的排水系统与方法。

背景技术

在井下挖掘煤矿时，为了保证煤矿井下的安全，通常需要用抽放泵对瓦斯进行抽放。而在煤矿瓦斯抽采过程中，抽采系统的管路中会存在大量积水，一是由于煤矿井下地理环境复杂，不同地点温度变化导致形成大量的冷凝水；二是钻孔抽采过程中抽出的大量钻孔水。瓦斯管路中存在大量积水势必会影响抽采系统的正常运行，增加抽采阻力，降低抽采效果，主要表现为系统负压增大、压差降低、浓度假象增大，而当积水严重时，甚至会导致抽采过程的中断。

目前国内解决井下抽采管路积水问题普遍采用的方法是，在抽采管路低凹处留设三通放水接口，外接放水器，实行人工放水。现有技术中瓦斯抽采管路基本都是钢铁材质的管路，管路材质不透明，管路内是否积水、积水多少都无法检视，所以现有技术存在以下不足：由于瓦斯管道与集水箱直接连通，无法将瓦斯管道的积水排放与集水箱的积水排放相分离，排水方法可控性较低。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种瓦斯管路的排水系统与方法，提高瓦斯管路排水的可控性。

为实现上述目的，本发明一个实施例提供了一种瓦斯管路的排水系统，包括一集水箱，所述集水箱通过一阀体与瓦斯管路相连通，所述集水箱的侧壁下部设有一排水端口；

所述阀体包括与所述瓦斯管路相连通的第一端口、与所述集水箱相连通的第二端口、与大气相连通的第三端口；

所述阀体具有两种导通状态：所述第一端口与所述第二端口导通，用于将所述瓦斯管路中的积水导入所述集水箱中；所述第二端口与所述第三端口导通，用于在所述排水端口打开的状态下，将所述集水箱中的水排出。

为实现上述目的，本发明另一个实施例提供了一种瓦斯管路的排水方法，包括以下步骤：

当接到瓦斯管路的排水指令时，将阀体切换到第一端口与第二端口导通的状态，将所述瓦斯管路中的积水导入集水箱中，其中，所述第一端口与所述瓦斯管路相连通，所述第二端口与所述集水箱相连通；

当接到所述集水箱的排水指令时，将所述阀体切换到所述第二端口与第三端口导通的状态，对所述集水箱进行排水，其中，所述第三端口与大气相连通，所述集水箱的排水端口处于开放状态。

本发明上述各实施例，通过在瓦斯管路与集水箱之间设置可控阀体，可以单独对瓦斯管路的积水和集水箱的积水进行排放，增加了对瓦斯管路积水排放的可控性。

附图说明

图1为本发明瓦斯管路的排水系统第一实施例的结构示意图；

图2为本发明瓦斯管路的排水系统第二实施例的结构示意图；

图3为本发明瓦斯管路的排水系统第三实施例的结构示意图；

图4为本发明瓦斯管路的排水方法一实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明瓦斯管路的排水系统第一实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例提供了一种瓦斯管路的排水系统，包括一集水箱5，设置于井下瓦斯管路的低凹处，集水箱5通过一阀体4与瓦斯管路8相连通，集水箱5的侧壁下部设有一排水端口10，当排水端口10打开时，集水箱5排水，当排水端口10关闭时，集水箱5集水；

阀体4包括与瓦斯管路8相连通的第一端口a、与集水箱5相连通的第二端口c、与井下大气相连通的第三端口b；

其中，阀体4具有两种导通状态：第一端口a与第二端口c导通，形成上下通道，用于将瓦斯管路8中的积水导入集水箱5中；第二端口c与第三端口b导通，用于在排水端口10打开的状态下，将集水箱5中的水排出；同时还有一关闭状态，即不对瓦斯管路进行排水时，阀体所处的一种状态。

本实施例提供的瓦斯管路的排水系统，在集水箱与瓦斯管路之间设置阀体，并通过对阀体导通状态的控制实现对瓦斯管路中积水排放的控制，增强了对瓦斯管路积水排放的可控性，提高了工作效率。

图2为本发明瓦斯管路的排水系统第二实施例的结构示意图。在第一实施例的基础上，本实施例中的阀体具体为一气动球阀，包括第一气体控制端口和第二气体控制端口。如图2所示，气动球阀4通过电磁阀3与压风管9连接，电磁阀3通过压风管9中的气体对气动球阀4的导通状态进行控制，具体为：

当电磁阀3控制压风管9与气动球阀4的第一气体控制端口A导通时，第一气体控制端口A为进气口，气动球阀4的第二气体控制端口B为回气口，此时，气动球阀处于第一端口a与第二端口c导通的状态，使瓦斯管路8与集水箱5导通，形成集水通道。由于瓦斯管路8中处于负压状态，使得集水箱5内压强降低，安装于排水端口10处的放水浮球6在内外压差的作用下吸合，关闭排水端口10，使集水箱5成集水状态，瓦斯管路8中的积水被导入集水箱。

当电磁阀3控制压风管9与气动球阀4的第二气体控制端口B导通时，第二气体控制端口B为进气口，第一气体控制端口A为回气口，此时，气动球阀4处于第二端口c与第三端口b导通的状态，瓦斯管路8与集水箱5之间的通路被关闭，集水箱5与井下大气连通。集水箱5内部通过气动球阀4的第三端口b与井下大气导通，放水浮球6受到的内外气压相同，此时放水浮球浮起，打开排水端口10，集水箱5处于排水状态，至此瓦斯管路8中的积水彻底被排出。由于瓦斯管路8与集水箱5之间的导通状态是由气动球阀4控制的，与瓦斯管路8中的压强无关，因此，本实施例提供的瓦斯管路的排水系统并不受瓦斯管路8中负压大小的影响，即不论负压大小都可以实现对瓦斯管路8的排水。

本实施例中的放水浮球6为单向排水浮球，其采用精细加工，严密性极高，防止漏气对排水系统造成影响。

采用本实施例的技术方案，通过电磁阀对气动球阀的导通状态的控制实现了对瓦斯管路中积水排放的控制，进一步增强了对瓦斯管路积水排放的可控性，提高了工作效率。

煤矿作业大多是在地下，地理环境复杂、危险，再加上管路材质不透明，使得对瓦斯管路中是否存在积水，积水多少的判断很难，本实施的目的是在上述实施例的基础上提供一种能够实现自动控制的瓦斯管路的排水系统。

图3为本发明瓦斯管路的排水系统第三实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的瓦斯管路的排水系统还包括一用于远程控制气动球阀4在两种导通状态下进行切换的第一控制器以及第一定时器，用于计时定时排水时的时间间隔，第二定时器，用于计时瓦斯管路排水的时间长度，第三定时器，用于计时集水箱排水的时间长度，并用于在排水完成时关闭气动球阀4，等待进行下一次排水。在本实施例中第一控制器由地面控制中心1和井下控制器2组成。地面控制中心1，设置在地面P上，通过信号传输线与地面P下的井下控制器2连接，并对其进行远程控制，井下控制器2通过信号传输线路控制电磁阀3，电磁阀3控制压风管9中的气体对气动球阀4的导通状态进行控制，进而控制瓦斯管路8中积水的排放。且本实施例中的第一定时器、第二定时器、第三定时器可以单独设置，并与井下控制器2或地面控制中心1连接，也可以与井下控制器2一体设置，地面控制中心1可以通过信号传输线路预先设定各个定时器的计时时间，本实施例中提到的第一控制器的构成，以及各个定时器的设置位置只是一种较佳的实施例，并不限于此，只要能够实现本实施例中各个部件的功能的方式都可以。

基于上述技术方案，本实施例可以对瓦斯管路8中的积水进行随时自动排放，具体为：

地面控制中心1通过井下控制器2随时向电磁阀3发送瓦斯管路8的排水指令，并启动第二定时器，开始计时瓦斯管路8的排水时间；电磁阀3接到指令后，控制压风管9与气动球阀4的第一气体控制端口A导通，第一气体控制端口A为进气口，气动球阀4的第二气体控制端口B为回气口，此时，气动球阀4处于第一端口a与第二端口c导通的状态，使瓦斯管路8与集水箱5导通，形成集水通道。由于瓦斯管路8中处于负压状态，使得集水箱5内压强降低，安装于排水端口10处的放水浮球6在内外压差的作用下吸合，关闭排水端口10，使集水箱5成集水状态，瓦斯管路8中的积水被导入集水箱。

当第二定时器达到定时时间时，触发地面控制中心1通过井下控制器2随时向电磁阀3发送集水箱5的排水指令，并启动第三定时器，开始计时集水箱5的排水时间；当电磁阀3接到指令后，控制压风管9与气动球阀4的第二气体控制端口B导通，第二气体控制端口B为进气口，第一气体控制端口A为回气口，此时，气动球阀4处于第二端口c与第三端口b导通的状态，瓦斯管路8与集水箱5之间的通路被关闭，集水箱5与井下大气连通。集水箱5内部通过气动球阀4的第三端口b与井下大气导通，放水浮球6受到的内外气压相同，此时放水浮球浮起，打开排水端口10，集水箱5处于排水状态，至此瓦斯管路8中的积水彻底被排出，当第三定时器达到定时时间时，向地面控制中心1发出排水完毕的指令，地面控制中心1控制电磁阀3关闭压风管9，进而使气动球阀4处于关闭状态，等待进行下一次排水。在本实施例中每次瓦斯管路和集水箱的排水时长为5分钟，即第二定时器和第三定时器的定时时间之和为5分钟，但并不限于此，本实施例中并未给出每个排水阶段的具体排水时间，用户可以根据实际情况自行设定。其中，控制排水时间具体为控制电磁阀3的开启时间的长短。

基于上述技术方案，本实施例可以对瓦斯管路8中的积水进行定时自动排放，具体为：

第一定时器到达第一定时时间时，井下控制器2向电磁阀3发送瓦斯管路8的排水指令，并启动第二定时器，开始计时瓦斯管路8的排水时间；

第二定时器到达第二定时时间时，井下控制器2向电磁阀3发送集水箱5的排水指令，并启动第三定时器，开始计时集水箱5的排水时间。其中，控制排水时间具体为控制电磁阀3的开启时间的长短。

电磁阀3接到指令后的具体动作与上面所述对瓦斯管路8中的积水进行随时自动排放中的动作相同，在此不再赘述。

当第三定时器达到定时时间时，向井下控制器2发出排水完毕的指令，地面控制中心1控制电磁阀3关闭压风管9，进而使气动球阀4处于关闭状态，等待进行下一次排水。在本实施例中定时排水时间间隔的范围可以为30分钟到24小时，用户可以根据实际情况自行设定，对于经常积水或者集水量较多的地点，可以设置较短的时间间隔，例如每隔1小时排水一次，而对于积水量少的地点可以设置较长的时间间隔，例如每5小时排水一次；本实施例中每次总排水时间仍设置为5分钟，以上只是较佳实施例，并不限于此。

在上述技术方案的基础上，集水箱5另一边侧壁下部的除渣口处设置有一除渣控制阀7，通过除渣控制阀7对集水箱5进行除渣，其操作简单易行。

在煤矿抽采系统中安装本实施例提供的瓦斯管路的排水系统后，不再需要安排人员去巡查排水，只需要对排水系统定期维护清理，还可以结合各地点积水量的不同，可以采取井下定时放水与地面远程控制的随时放水两种放水方式，确保抽采系统的稳定、可靠。

本实施例提供的瓦斯管路的排水系统，通过控制器对电磁阀的控制，以及受控后的电磁阀对气动球阀导通状态的控制，可以实现对瓦斯管路积水排放的自动控制，解决了靠人工间断性的进行排水存在的放水不够及时或过于频繁的问题，同时降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

在上述技术方案的基础上，本实施例提供了另一种自动排水的方案，具体为：在瓦斯管路的排水系统中还包括第二控制器，用于本地控制气动球阀在两种导通状态下切换，不需要与地面控制中心进行通信，与第四定时器和第五定时器共同完成在地面以下的本地控制；以及第四定时器，用于计时瓦斯管路排水的时间长度，第五定时器，用于计时集水箱排水的时间长度，并用于在排水完成时，触发第四定时器进行下一次排水。结合图3，在本实施例中第二控制器可以是单独设置的不同于井下控制器2的装置，也可以由井下控制器2单独完成，此时，井下控制器2不需要与地面控制中心1进行通信。其中，第四定时器、第五定时器可以单独设置，并与第二控制器连接，也可以与第二控制器一体设置，第二控制器通过信号传输线路预先设定各个定时器的计时时间。

结合图3，具体操作为：井下控制器2发出瓦斯管路8排水指令，启动第四定时器，气动球阀切换到第一端口与第二端口导通状态，瓦斯管路进行排水；当第四定时器到达定时时间时，触发地面控制中心1发出集水箱5排水指令，控制气动球阀4切换到第二端口c与第三端口b导通状态，启动第五定时器，集水箱5进行排水，当第五定时器到达定时时间后，重新启动第四定时器，进行下一次排水，这样就构成一种循环排水的过程，减少了地面控制中心的干预次数，同样可以实现对排水过程的自动控制，提高了对瓦斯管路积水排放的可控性，以及解决了靠人工间断性的进行排水存在的放水不够及时或过于频繁的问题，同时降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

图4为本发明瓦斯管路的排水方法一实施例的流程图。如图4所示，本实施例提供的瓦斯管路的排水方法，具体包括以下步骤：

步骤S41，当接到瓦斯管路的排水指令时，将阀体切换到第一端口与第二端口导通的状态，将瓦斯管路中的积水导入集水箱中，其中，第一端口与瓦斯管路相连通，第二端口与集水箱相连通；

步骤S42，当接到集水箱的排水指令时，将阀体切换到第二端口与第三端口导通的状态，对集水箱进行排水，其中，第三端口与大气相连通，集水箱的排水端口处于开放状态。

结合图3、图4，本实施例提供的瓦斯管路的排水方法具体流程如下：

步骤S411，控制器(地面控制中心1或者井下控制器2)发出瓦斯管路的排水指令给电磁阀，或者控制器根据第一定时器的第一定时时间发出瓦斯管路的排水指令给电磁阀，并启动第二定时器，用于控制第一导通状态的导通时间，即计时瓦斯管路的排水时间；

步骤S412，电磁阀控制压风管的压风进而控制气动球阀切换到第一端口与第二端口导通的状态，将瓦斯管路中积水导入集水箱；

步骤S413，第二定时器定时结束后，启动第三定时器，同时触发控制器；

步骤S421，控制器发出集水箱的排水指令给电磁阀，并启动第三定时器，控制第二导通状态的导通时间；

步骤S422，电磁阀控制压风管的压风进而控制气动球阀切换到第二端口与第三端口导通的状态，集水箱进行排水；

步骤S423，第三定时器定时结束后，电磁阀控制压风管的压风进而控制气动球阀处于关闭状态。

本实施例提供的排水方法与上述瓦斯管路的排水系统中的一种相适应，可以有多种与不同排水系统相适应的排水方法，其具体实现过程与排水系统相对应，在此不再赘述。

本实施例提供的瓦斯管路的排水方法，通过控制器对电磁阀的控制，以及受控后的电磁阀对气动球阀导通状态的控制，可以实现对瓦斯管路积水排放的自动控制，解决了靠人工间断性的进行排水存在的放水不够及时或过于频繁的问题，同时降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种瓦斯管路的排水系统，其特征在于，包括一集水箱，所述集水箱通过一阀体与瓦斯管路相连通，所述集水箱的侧壁下部设有一排水端口；

所述阀体包括与所述瓦斯管路相连通的第一端口、与所述集水箱相连通的第二端口、与大气相连通的第三端口；

所述阀体具有两种导通状态：所述第一端口与所述第二端口导通，用于将所述瓦斯管路中的积水导入所述集水箱中；所述第二端口与所述第三端口导通，用于在所述排水端口打开的状态下，将所述集水箱中的水排出；

所述阀体为气动球阀，所述气动球阀通过一电磁阀与压风管连接；

所述电磁阀控制所述压风管中的气体对所述气动球阀的导通状态进行控制；

所述气动球阀包括与所述电磁阀连通的第一气体控制端口和第二气体控制端口；

当所述电磁阀控制所述压风管与所述气动球阀的第一气体控制端口导通时，所述第一气体控制端口为进气口，所述气动球阀的第二气体控制端口为回气口，使得所述气动球阀的所述第一端口与所述第二端口导通；或者

当所述电磁阀控制所述压风管与所述气动球阀的第二气体控制端口导通时，所述第二气体控制端口为进气口，所述第一气体控制端口为回气口，使得所述气动球阀的所述第二端口与所述第三端口导通。

2.根据权利要求1所述的瓦斯管路的排水系统，其特征在于，还包括第一控制器，用于远程控制所述气动球阀在所述两种导通状态下切换；以及

第一定时器，用于当所述第一定时器到达第一定时时间时，触发所述第一控制器开启所述气动球阀并控制所述气动球阀切换到所述第一端口与所述第二端口导通状态，并触发第二定时器；

所述第二定时器，用于当所述第二定时器到达第二定时时间时，触发所述第一控制器控制所述气动球阀切换到所述第二端口与所述第三端口导通状态，并触发第三定时器；

所述第三定时器，用于当所述第三定时器到达第三定时时间时，关闭所述气动球阀。

3.根据权利要求2所述的瓦斯管路的排水系统，其特征在于，还包括第二控制器，用于本地控制所述气动球阀在所述两种导通状态下切换；以及

第四定时器，用于当所述第四定时器到达第四定时时间时，触发所述第二控制器控制所述气动球阀切换到所述第一端口与所述第二端口导通状态，并触发第五定时器；

所述第五定时器，用于当所述第五定时器到达第五定时时间时，触发所述第二控制器控制所述气动球阀切换到所述第二端口与所述第三端口导通状态，并触发第四定时器。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的瓦斯管路的排水系统，其特征在于，所述集水箱另一侧壁下部的除渣口处设有一除渣控制阀，所述排水端口安装有一用于控制所述排水端口的开与关的放水浮球。

5.一种瓦斯管路的排水方法，其特征在于，包括以下步骤：

当接到所述瓦斯管路的排水指令时，将阀体切换到第一端口与第二端口导通的状态，将所述瓦斯管路中的积水导入集水箱中，其中，所述第一端口与所述瓦斯管路相连通，所述第二端口与所述集水箱相连通；

当接到所述集水箱的排水指令时，将所述阀体切换到所述第二端口与第三端口导通的状态，对所述集水箱进行排水，其中，所述第三端口与大气相连通，所述集水箱的排水端口处于开放状态；

其中，所述将阀体切换到第一端口与第二端口导通的状态，具体为：电磁阀控制所述阀体的第一气体控制端口导通，压风管中的气体从所述第一气体控制端口进入，从所述阀体的第二气体控制端口排出，推动所述阀体进行切换，使得所述第一端口与所述第二端口导通；

其中，所述将所述阀体切换到所述第二端口与第三端口导通的状态，具体为：所述电磁阀控制所述阀体的第二气体控制端口导通，所述压风管中的气体从所述第二气体控制端口进入，从所述阀体的第一气体控制端口排出，推动所述阀体进行切换，使得所述第二端口与所述第三端口导通。

6.根据权利要求5所述的瓦斯管路的排水方法，其特征在于，还包括：第一控制器发出所述瓦斯管路的排水指令，并触发第二定时器，计时所述瓦斯管路的排水时间；

当所述第二定时器到达第二定时时间，触发第三定时器，计时所述集水箱的排水时间；以及

当所述第三定时器到达第三定时时间，关闭所述阀体；

或者

所述第一控制器根据第一定时器的第一定时时间发出所述瓦斯管路的排水指令，并触发所述第二定时器，计时所述瓦斯管路的排水时间；以及

当所述第二定时器到达所述第二定时时间，触发所述第三定时器，计时所述集水箱的排水时间；以及

当所述第三定时器到达所述第三定时时间，关闭所述阀体。

7.根据权利要求6所述的瓦斯管路的排水方法，其特征在于，还包括：第二控制器发出所述瓦斯管路的排水指令，并触发第四定时器，计时所述瓦斯管路的排水时间；

当所述第四定时器到达第四定时时间，触发第五定时器，计时所述集水箱的排水时间；以及

当所述第五定时器到达第五定时时间，触发所述第四定时器。

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