CN102705712A - 一种监测管道输送冰浆的冰堵位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于采矿工程深井热害防治技术领域，具体涉及一种监测管道输送冰浆的冰堵位置的方法。在输冰管道的每隔200m处设置1个与压力变送器连接的压力监测点，压力变送器采集管道压力变化数据，通过电缆将电压信号传输到装有SCADA系统的PC计算机中，并在SCADA系统中将电压信号转换成压力参数，利用PC计算机对压力监测点集中进行压力的实时监测，当压力监测点的压力参数出现压力陡峰，而其下游侧出现压力陡降时，工作人员即判断确定冰堵位置在出现压力陡峰的监测点和出现压力陡降的监测点之间。采用本发明的监测确定管道输送冰浆的冰堵位置的方法，能够快速确定冰堵位置，省时、省力，不会深度影响生产工序，可根据需要随时排除冰堵情况。

Description

一种监测管道输送冰浆的冰堵位置的方法

技术领域

本发明属于采矿工程深井热害防治技术领域，具体涉及一种监测管道输送冰浆的冰堵位置的方法。

背景技术

根据煤炭资源开发和资源保护资料显示，在我国预测的总储量中，有73.2％储量的埋藏深度超过1000m，为缓减煤炭高需求及浅部资源日益减少的压力，开采深部煤炭资源已成为未来几十年煤炭生产的必然选择，根据目前资源开采状况，我国煤矿开采深度以每年8~12m的速度增加，东部矿井正以每10年100~250m的速度发展。深部开采已是我国未来煤炭生产的必然趋势，同时因其造成矿井热害也成为严重制约我国深部资源安全开采的一大技术难题。 

我国在深井热害的防控技术方面取得了一定的前期研究成果，但目前常采用的过冷水喷淋、加大通风强度以及设置冰墙的方法远远不能适应我国深部矿井资源安全开采的需要。鉴于冰浆具有流动性好和蓄冷量大的特点，将其作为一种能量密集型载冷介质对矿井进行降温处理是当前井工热害防治中的一项新技术。但由于矿井的深度过大，在长距离的输送过程中，冰浆在输送过程中一些特性随着热环境的变化而变化，当冰浆中的添加剂的浓度太低时，冰浆在流动中会发生絮凝进而发生冰堵，一旦发生冰堵就必须立刻中止注浆行为，否则会发生跑浆或烧坏电机事故，因此，如何快速确定冰堵位置且及时预警尤为重要。

目前在深部矿井布置输冰管道仍处于探索研究阶段，监测输冰管道的冰浆冰堵的方法也未见报道，但矿井输浆管道却比较常见，如水管、压缩空气管道、用于防灭火或充填的输浆管道，但现有的输浆管道压力监测点一般仅仅是选取井底车场附近处，且在此处设置放浆池，一旦发生泥浆堵管的问题时，将测压点的管道法兰盘接口打开，在管道中接乳化液泵，利用浮化液泵的强大压力把堵管泥浆排入放浆池，再重新将管道接好。这样存在的问题是：1）设置放浆池，需要占用井底车场空间；2）清理放浆池的放料，费时、费力、费工；3）由于乳化液泵的压力大，如果浆堵管道过长，会发生输浆管道破裂跑浆的问题；4）排除浆堵，将管道中浆料排完用时较长，影响注浆及生产工序等一系列问题。

发明内容

针对在矿井深部利用冰浆流体作为载流体在进行管道输送过程中可能会出现冰堵的现象，以及现有的管道压力监测方法存在的问题，本发明提供一种监测管道输送冰浆的冰堵位置的方法，根据冰浆在管道中的流变特性，依据管内压力在线监测技术来对冰浆流体的流体状态进行适时监控，以便快速确定冰堵位置。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）在输冰管道的每隔200m处设置1个外螺纹，外螺纹上连接1个球型阀, 在对压力变送器进行检查校准后，通过球型阀的阀门与压力变送器的外螺纹连接，将压力变送器与输冰管道连接为一体，形成若干个压力监测点；

（2）压力变送器采集管道压力变化数据，通过压力变送器的I/O端口将电压信号输送到电缆并汇集到采区UPRTU（防爆远程终端）单元，并由UPRTU单元将电压信号通过电缆传输到地面调装有SCADA（数据采集与监视控制系统）的PC计算机中，并在SCADA系统中将电压信号转换成压力参数，在地面调度室利用PC计算机对压力监测点集中进行压力的实时监测；

（3）当压力监测点的压力参数出现压力陡峰，而其下游侧出现压力陡降时，工作人员即判断确定冰堵位置在出现压力陡峰的监测点和出现压力陡降的监测点之间，由于监测点压力分布异常，进而促发预警信号，中断注浆行为。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明判断冰堵位置的依据与原理是冰浆流体在输送过程中，能量变化遵循伯努利定律，当冰堵发生时，阻断管内冰浆流动，且发生压力重新分布，则将会在冰堵点的上流监测点出现压力陡峰，而冰堵点下流的监测点各压力迅速下降，压力差异趋缓。

本发明同时采用采用压力监测技术分段监测压力变化，当某一监测点陡然出现压力波峰，后续监测点压力下降，则表明冰堵现象已经形成，且冰堵位置就在出现压力陡峰的监测点和出现压力陡降的监测点之间，此时能够依据压力波峰触发矿井调度系统预警进而中断注浆，形成了查堵与预警一体化的安保理念。

采用本发明的监测确定管道输送冰浆的冰堵位置的方法，能够快速准确地确定输冰管道的冰堵位置，不必再设置放浆池，地面监测到发生冰堵，能够及时排放浆料，冰浆的排放量只有两个压力监测点之间的容量，这些冰浆可以直接排入巷道，进入水仓；不必对管道进行清料，因为冰浆排出后，受热熔化，能够直接沿排水渠排入水仓；排浆距离短，只有一节输冰管道（200m），省时、省力，不会深度影响生产工序，可根据需要随时排除冰堵情况。

说明书附图

图1是本发明的压力变送器与管道安装示意图；

图2是本发明的管道输送冰浆过程中压力监测布置图；

图3是本发明的管道输送冰浆压力变化监测组织图；

图4是本发明的冰堵前后测点压力变化对照图。

其中，1：输冰管道；2：M20×1.5外螺纹接口；3：DN20的球型阀；4：压力变送器；5：I/O端口；6：连接到UPRTU的电缆，6-1：压力监测点1连接UPRTU单元的电缆，6-2：压力监测点2连接UPRTU单元的电缆，6-3：压力监测点3连接UPRTU单元的电缆，6-4：压力监测点4连接UPRTU单元的电缆；7：冰浆；8：冰堵点；9：压力监测点，9-1：压力监测点1，9-2：压力监测点2，9-3：压力监测点3，9-4：压力监测点4；10：由UPRTU传输到地面调度SCADA总电缆。

具体实施方式

本发明所采用的压力变送器型号是：SMP125高压型；

本发明所采用的压力监测控制系统是：基于RTU的分布式微计算机监测控制系统SCADA。

以下实施例和附图，进一步详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例

铺设输冰管道1，本实施例结合附图仅截取一段管道为例进行说明；

在输冰管道的每隔200m处设置1个M20×1.5外螺纹接口2，在对压力变送器进行检查校准后，将M20×1.5外螺纹接口2与DN20的球型阀3连接，再通过DN20的球型阀3与压力变送器4相连，使压力变送器4与输冰管道1由M20×1.5外螺纹接口2通过DN20的球型阀3连接为一体，如此依次，形成了若干个压力监测点，附图中仅以4个监测点9-1、9-2、9-3、9-4为例进行说明；

冰浆7在输冰管道1内流动，当输冰管道1发生冰堵，即产生图2所示的冰堵点8时，输冰管道1内的冰浆7流动被阻断，压力重新在输冰管道1上分布，在冰堵点8的上流监测点9-2出现压力陡峰，而冰堵点下流的监测点9-3和9-4的压力迅速下降，压力差异趋缓，使压力变送器4的电压信号由其I/O端口5通过连接到UPRTU的电缆6将电压信号传输至UPRTU单元，再由UPRTU单元通过由UPRTU传输到地面调度SCADA总电缆10传输至地面装有SCADA监控系统的PC计算机中，在PC计算机中进行压力的实时监测，在PC计算机中监测到的压力数据如图3所示，从而确定冰堵位置在出现压力陡峰的监测点9-2和出现压力陡降的监测点9-3之间。

Claims (1)

1.一种监测管道输送冰浆的冰堵位置的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）在输冰管道的每隔200m处设置1个外螺纹，外螺纹上连接1个球型阀, 在对压力变送器进行检查校准后，通过球型阀的阀门与压力变送器的外螺纹连接，将压力变送器与输冰管道连接为一体，形成若干个压力监测点；

（2）压力变送器采集管道压力变化数据，通过压力变送器的I/O端口将电压信号输送到电缆并汇集到采区UPRTU单元，并由UPRTU单元将电压信号通过电缆传输到地面调装有SCADA系统的PC计算机中，并在SCADA系统中将电压信号转换成压力参数，在地面调度室利用PC计算机对压力监测点集中进行压力的实时监测；

（3）当压力监测点的压力参数出现压力陡峰，而其下游侧出现压力陡降时，工作人员即判断确定冰堵位置在出现压力陡峰的监测点和出现压力陡降的监测点之间，由于监测点压力分布异常，进而促发预警信号，中断注浆行为。

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