CN102562132A - 矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵 - Google Patents

Abstract

矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，属于瓦斯抽放泵领域。设置智能控制系统，在瓦斯抽放泵各个位置和主电机上设置传感器，传感器的输出端设置连接智能控制系统，智能控制系统设置连接主电机控制器和瓦斯抽放泵的电动阀门，智能控制系统将采集到的数据通过电信号进行传输、计算、判断，并发出控制命令，协调控制瓦斯抽放泵。通过设置各个状态信息传感器，通过一体化设计，整体上更加全面监控瓦斯抽放泵的安全运行状况，实现自动化智能控制。

Description

矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵

技术领域

本发明提供一种用于煤炭行业的抽吸设备，属于瓦斯抽放泵领域，具体说是一种矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵。

背景技术

在煤矿开采过程中，由于煤层中含有大量瓦斯气体，易发生爆炸灾害，给开采带来极大危险。为治理瓦斯灾害，人们发明了矿用移动式瓦斯抽放泵站，可以直接深入现场直接抽放瓦斯，并通过管道将瓦斯气体输送到地面加以利用，变害为宝。目前应用于煤矿行业的移动式瓦斯抽放泵站(如发明200720010631.7“矿用移动式瓦斯变量抽放泵站”)主要包括：水环真空泵、电动机、瓦斯汽水分离器、断水保护仪、低浓度甲烷传感器、甲烷断电仪、孔板流量计、隔爆型真空磁力启动器及移动底盘等组成。特点是配置简单、智能化程度不高。停水断电装置及低浓度甲烷传感器和甲烷断电仪组成的瓦斯超限断电装置只是对泵站起到保护作用，而不能对瓦斯抽放参数进行实时监控。抽放参数，包括流量、浓度、温度、负压等数据不能现场显示并记录，也不能检测瓦斯泵的运行温度。

中国专利CN101749044B公开了一种智能型矿用移动瓦斯抽放泵站，属于矿用设备技术领域，其特征在于：设有智能监控分站和软化水装置，智能监控分站又包括处理器和矿用差压传感器、矿用压力传感器、矿用温度传感器、管道甲烷浓度传感器，防爆型三相异步电动机。通过联轴器与水环真空泵相连，水环真空泵入口与抽气管道相连，水环真空泵出口与恒水位瓦斯气水分离器相连。该专利实现了对瓦斯流量、浓度、温度、负压的参数的现场显示并实时监控功能。但是其存在的不足是，不能检测泵轴温度和主电机温度，因此不能全面监控瓦斯抽放泵的安全运行状况，同时也实现不了智能控制。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种全面监控瓦斯抽放泵的安全运行状况，自动化智能控制的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，包括主电机和瓦斯抽放泵，主电机的输出轴通过传动装置连接瓦斯抽放泵的主轴，其特征在于：设置智能控制系统，在瓦斯抽放泵的进气口和出气口分别设置第一管道高浓度瓦斯传感器，在瓦斯抽放泵的壳体设置环境低浓度瓦斯传感器，壳体内设置负压传感器，进气管道设置流量传感器，进水口处设置正压传感器、进水口温度传感器，瓦斯抽放泵的泵盖设置轴承温度传感器，在主电机设置电机温度传感器，管道高浓度瓦斯传感器、环境低浓度瓦斯传感器、负压传感器、正压传感器、流量传感器、轴承温度传感器和电机温度传感器的输出端设置连接智能控制系统，智能控制系统设置连接主电机控制器和瓦斯抽放泵的电动阀门，智能控制系统将采集到的数据通过电信号进行传输、计算、判断，并发出控制命令，协调控制瓦斯抽放泵。

传动装置既可以是皮带，也可以是减速机和联轴器的组合，目前瓦斯抽放泵的基本原理是，装在轴上的叶轮偏心的安装在圆柱形泵体内，并可在其中转动叶轮的转动使工作液在泵体内形成转动的液环，液环在叶轮的两个叶轮之间脉动，在吸气侧，液环逐渐远离叶轮论轮毂，气体通过圆盘上的吸气口进入泵内，在排气侧，液环又逐渐靠近叶轮轮毂，气体被压缩并通过圆盘上的排气口被轴向排出。

管道高浓度瓦斯传感器，实时监测瓦斯抽放泵所抽气体的瓦斯浓度，将监测到的瓦斯浓度信号转换为4到20mA的电信号发送至至智能控制系统，将传感器装在泵内更能精确监测泵所抽瓦斯气体的浓度。

环境低浓度瓦斯传感器，实时监测现场瓦斯抽放泵环境瓦斯浓度，将监测到的瓦斯浓度信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，控制系统根据监测到得环境瓦斯浓度来控制泵的开停，这样保证泵现场使用安全。

负压传感器实时监测真空度，将监测到的真空度信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，控制系统可根据预先设定好的真空度来控制电动阀门，使真空度达到恒定，从而减小主电机功率输出达到节能目的。该真空度可设定。

流量传感器，实时监测流量，将监测到的流量信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，控制系统可根据监测到流量和瓦斯浓度自动计算出所抽纯瓦斯的量，为使用者提供更详细的数据资料。

电机温度传感器，实时监测主电机温度，并将监测到温度信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，当温度达到设定的温度时，系统报警，超出限定的温度时自动停机；报警值和限定值可以设定。

轴承温度传感器，实时监测轴承温度，并将监测到温度信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，当温度达到设定的温度时，系统报警，超出限定的温度时自动停机，报警值和限定值可以设定。

还可以设置主电机电压、电流检测器，瓦斯抽放泵的各个传感器将采集到的运行数据通过智能控制系统处理，可使抽气量、真空度、电动阀门、电机功率输出始终配合在最佳的高效、节能点上。

其中优选方案是：

所述的瓦斯抽放泵的端盖下方设置进水口水温传感器和水压传感器，水温传感器和水压传感器的输出端连接智能控制系统。水温度传感器实时监测泵内水的温度，并将监测到温度信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，水温高于设定值时报警提示，高于限定值时系统自动停机，报警值和限定值可以设定。压力传感器，实时监测泵内水的压力，并将监测到的压力信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，当水压低于规定值报警提示，在限定的时间内水压仍低于规定值时，系统自动停机，报警值和限定值可以设定。

所述的智能控制系统包括数据采集单元、数据处理单元、电气隔离单元和执行单元，数据采集单元的输入端通过电气隔离单元分别连接管道高浓度瓦斯传感器、环境低浓度瓦斯传感器、负压传感器、正压传感器、流量传感器、轴承温度传感器和电机温度传感器的输出端，数据采集单元的输出端连接数据处理单元的输入端，数据处理单元的输出端设置连接执行单元，执行单元设置分别连接主电机控制器、瓦斯抽放泵的电动阀门和进排水电动阀门。

所述的智能控制系统的数据处理单元的输出端设置连接显示单元。用于现实各种数据，直观的读取瓦斯抽放泵的状态数据。

所述的智能控制系统的数据处理单元的数据端设置连接触摸屏。便于显示数据和输入设定，相比较原始单独的输入器材，更加节约空间，节约成本。

所述的智能控制系统的数据处理单元的通讯端设置连接通信单元。可以实现数据上传、报警中断通讯和命令传输。既可以采用有线传输，也可以采用无线传输。

所述的瓦斯抽放泵的进气管路和出气管路分别设置第二管道高浓度瓦斯传感器，第二管道高浓度瓦斯传感器的输出端设置连接智能控制系统。在进气/出气管道分别增加设置管道高浓度瓦斯传感器，与进气口和出气口的管道高浓度瓦斯传感器一起采集瓦斯浓度数据，更加准确、数据详细、双保险，同时可以比较两组数据及时查找管路漏气点，提高安全性。

所述的智能控制系统的数据处理单元的电源端通过稳压单元连接供电回路。

所述的负压传感器和流量传感器分别设置有数据存储单元，保存采集数据，方便需要是采集，计算和调用数据。

本发明矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵所具有的有益效果是：通过设置各个状态信息传感器，通过一体化设计，整体上更加全面监控瓦斯抽放泵的安全运行状况，实现自动化智能控制：

1.实现了监控、监测并记录环境瓦斯浓度、管道瓦斯浓度、纯瓦斯排放量、气量、真空度、电机温度、轴承温度、供水温度、供水压力、电流、电压等并将记录的数据自动生成报表、曲线图；可根据曲线图、报表查阅泵的历史工作情况，如根据电流曲线图了解到泵在何时几点几分满载荷运转，在几点几分泵轻载荷运转，报表、曲线图可用通讯端的USB口输出；

2.实现了可根据各部件情况自动控制电机启动、停车；可根据真空度大小智能的控制阀门开度，当真空度达到设定要求时阀门减小开度，当真空度低于设定要求时阀门增大开度，使真空度达到恒定减小电机输出功率，达到节能效果；

3.根据实时监测的电机温度作出判断，当温度达到设定的温度时，系统报警，超出限定的温度时自动停机；

4.根据实时监测的轴承温度作出判断，当温度达到设定的温度时，系统报警，超出限定的温度时自动停机；

5.水温高于设定值时报警提示，高于限定值时系统自动停机；

6.水压的正常时保证瓦斯抽放泵运行保障，当水压低于规定值报警提示，在限定的时间内水压仍低于规定值时，系统自动停机；

7.实现了全触摸屏控制，查阅、设定参数均用触摸屏实现。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电气原理方框图；

其中：1、智能控制系统 2、主电机 3、自动排水阀 4、进水口 5、电动阀门6、泵盖 7、9、11、12、管道高浓度瓦斯传感器 8、负压传感器 10、出气管路 13、进气管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1、2所示，主电机2的输出轴通过皮带连接瓦斯抽放泵的主轴，在瓦斯抽放泵的进气口和出气口分别设置管道高浓度瓦斯传感器9、7，在瓦斯抽放泵的壳体设置环境低浓度瓦斯传感器，壳体内设置负压传感器8，进水口4处设置正压传感器、温度传感器，进气口流量传感器，瓦斯抽放泵的泵盖6设置轴承温度传感器，在主电机2设置电机温度传感器，管道高浓度瓦斯传感器9、7、环境低浓度瓦斯传感器、负压传感器、正压传感器、流量传感器、轴承温度传感器和电机温度传感器的输出端设置连接智能控制系统1，智能控制系统1设置连接主电机控制器和瓦斯抽放泵的电动阀门5，智能控制系统1将采集到的数据通过电信号进行传输、计算、判断，并发出控制命令，协调控制瓦斯抽放泵。

还可以设置主电机电压、电流检测器，协调控制瓦斯抽放泵，是指瓦斯抽放泵的各个传感器将采集到的运行数据通过智能控制系统处理，可使抽气量、真空度、电动阀门、电机功率输出始终配合在最佳的高效、节能点上。

目前瓦斯抽放泵的基本原理是，装在轴上的叶轮偏心的安装在圆柱形泵体内，并可在其中转动叶轮的转动使工作液在泵体内形成转动的液环，液环在叶轮的两个叶轮之间脉动，在吸气侧，液环逐渐远离叶轮论轮毂，气体通过圆盘上的吸气口进入泵内，在排气侧，液环又逐渐靠近叶轮轮毂，气体被压缩并通过圆盘上的排气口被轴向排出。

智能控制系统包括数据采集单元、数据处理单元、电气隔离单元和执行单元，数据采集单元的输入端通过电气隔离单元分别连接管道高浓度瓦斯传感器、环境低浓度瓦斯传感器、负压传感器、正压传感器、流量传感器、轴承温度传感器和电机温度传感器的输出端，数据采集单元的输出端连接数据处理单元的输入端，数据处理单元的输出端设置连接执行单元，执行单元设置连接主电机控制器和瓦斯抽放泵的电动阀门5，以及自动排水阀3、进水阀。

实施例2：

在实施例1的基础上，瓦斯抽放泵的进气管路13和出气管路10分别设置管道高浓度瓦斯传感器12、11，管道高浓度瓦斯传感器12、11的输出端设置连接智能控制系统1。在进气/出气管道分别增加设置管道高浓度瓦斯传感器，与进气口和出气口的管道高浓度瓦斯传感器一起采集瓦斯浓度数据，更加准确、数据详细、双保险，同时可以比较两组数据及时查找管路漏气点，提高安全性。

实施例3：

以上实施例的基础上，在瓦斯抽放泵的端盖下方设置进水口4水温传感器和水压传感器，水温传感器和水压传感器的输出端连接智能控制系统。水温度传感器实时监测泵内水的温度，并将监测到温度信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，水温高于设定值时报警提示，高于限定值时系统自动停机，报警值和限定值可以设定。压力传感器，实时监测泵内水的压力，并将监测到的压力信号转换为4到20mA的电信号发送至智能控制系统，当水压低于规定值报警提示，在限定的时间内水压仍低于规定值时，系统自动停机，报警值和限定值可以设定。

实施例4：

在以上实施例的基础上，对智能控制系统进一步改进，其数据处理单元的输出端设置连接显示单元。用于现实各种数据，直观的读取瓦斯抽放泵的状态数据。

实施例5：

实施例1-3的基础上，数据处理单元的数据端设置连接触摸屏。便于显示数据和输入设定，相比较原始单独的输入器材，更加节约空间，节约成本。

实施例6：

在以上实施例的基础上，数据处理单元的通讯端设置连接通信单元。可以实现数据上传、报警中断通讯和命令传输。既可以采用有线传输，也可以采用无线传输。

智能控制系统的数据处理单元的电源端通过稳压单元连接供电回路。

负压传感器和流量传感器分别设置有数据存储单元，保存采集数据，方便需要是采集，计算和调用数据。

本发明中提及的瓦斯抽放泵、主电机2以及智能控制系统的电子元器件连接、电压隔离等为普通现有技术，其设置和使用为本行业技术人员所掌握。

工作原理和使用过程：

启动流程：第1步、确认主电显示；

第2步、供水阀打开供水，同时进气口阀门处于关闭状态；

第3步、供水5S后，电机启动，电机启动15S后阀门逐步打开。

停车流程：第1步、关闭进气阀门、进水阀门；

第2步、进气阀门、进水阀门关闭1分钟后停电机；

第3步、电机停车30S后开启排水阀，5分钟后关闭排水。

实验证明：

通过本技术改造后的瓦斯抽放泵长时间运行稳定，使用寿命提高50％，节省成本15％。

Claims (9)

1.矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，包括主电机和瓦斯抽放泵，主电机的输出轴通过传动装置连接瓦斯抽放泵的主轴，其特征在于：

设置智能控制系统，

在瓦斯抽放泵的进气口和出气口分别设置第一管道高浓度瓦斯传感器，在瓦斯抽放泵的壳体设置环境低浓度瓦斯传感器，壳体内设置负压传感器，进水口处设置正压传感器，进气管道设置流量传感器，瓦斯抽放泵的泵盖设置轴承温度传感器，在主电机设置电机温度传感器，

管道高浓度瓦斯传感器、环境低浓度瓦斯传感器、负压传感器、正压传感器、流量传感器、轴承温度传感器和电机温度传感器的输出端设置连接智能控制系统，智能控制系统设置连接主电机控制器和瓦斯抽放泵的电动阀门，

智能控制系统将采集到的数据通过电信号进行传输、计算、判断，并发出控制命令，协调控制瓦斯抽放泵。

2.根据权利要求1所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的瓦斯抽放泵的端盖下方设置进水口水温传感器和水压传感器，水温传感器和水压传感器的输出端连接智能控制系统。

3.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的智能控制系统包括数据采集单元、数据处理单元、电气隔离单元和执行单元，数据采集单元的输入端通过电气隔离单元分别连接管道高浓度瓦斯传感器、环境低浓度瓦斯传感器、负压传感器、正压传感器、流量传感器、轴承温度传感器和电机温度传感器的输出端，数据采集单元的输出端连接数据处理单元的输入端，数据处理单元的输出端设置连接执行单元，执行单元设置分别连接主电机控制器、瓦斯抽放泵的电动阀门和进排水电动阀门。

4.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的智能控制系统的数据处理单元的输出端设置连接显示单元。

5.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的智能控制系统的数据处理单元的数据端设置连接触摸屏。

6.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的智能控制系统的数据处理单元的通讯端设置连接通信单元。

7.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的瓦斯抽放泵的进气管路和出气管路分别设置第二管道高浓度瓦斯传感器，第二管道高浓度瓦斯传感器的输出端设置连接智能控制系统。

8.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的智能控制系统的数据处理单元的电源端通过稳压单元连接供电回路。

9.根据权利要求1或2所述的矿用隔爆数字智能化瓦斯抽放泵，其特征在于：所述的负压传感器和流量传感器分别设置有数据存储单元，保存采集数据。

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