CN103216266B - 防止充填管路堵塞的压力检测方法 - Google Patents

防止充填管路堵塞的压力检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防止充填管路堵塞的压力检测方法，其特点是在充填管路的主管道上选择至少三个压力测定点设置压力传感器，其中第一压力测定点设置在巷道充填管的前部,第二压力测定点设置在巷道充填管的中间位置，第三压力测定点设置在工作面与顺槽拐点处的充填管上，压力传感器将压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断是否堵管，以及发生堵管时所采取的措施。本发明通过这几个压力监测点的压差变化和单个压力监测点的压力快速变化，能准确判断充填管道是否堵管，以及在充填管道的什么位置堵管并及时进行处理。

Description

防止充填管路堵塞的压力检测方法
技术领域
本发明涉及采矿充填项目中的一种检测堵管的方法，特别是涉及一种防止充填管路堵塞的压力检测方法。
背景技术
井下充填已经成为当今社会煤矿开采中不可缺少的一部分，现有的井下充填系统，比较先进的就是管道充填技术。而在管道充填技术中最难的问题就是及时发现和处理管道的堵塞。当充填管路发生堵塞的时候，如果没有及时有效的检测方法，必将会造成非常严重的事故。因此，随着井下填充技术的不断提高，如何利用填充管道的压力测定对充填管道的运行状况进行实时监控，以便及时发现故障点，已经成为今后井下填充系统发展的当务之急。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述不足，提供了一种防止充填管路堵塞的压力检测方法，本发明通过在整个充填管道上采集几个压力点进行实时的压力监测，通过每个压力监测点压力的变化来感知当前充填管道的运行情况，并通过这几个压力监测点的压差变化和单个压力监测点的压力快速变化准确的判断充填管道是否堵管，以及在充填管道的什么位置堵管，并及时进行处理。
本发明所采用的技术方案是：这种防止充填管路堵塞的压力检测方法，其特点是在充填管路的主管道上选择至少三个压力测定点设置平头陶瓷接触面的压力传感器，其中：第一压力测定点设置在巷道充填管的前部，以监测地面上的充填管、立管以及弯头位置是否发生堵塞，并且与另外两点之间进行压差比较。
第二压力测定点设置在巷道充填管的中间位置，以监测充填管是否堵管，并且与另外两点之间进行压差比较。
第三压力测定点设置在工作面与顺槽拐点处的充填管上，以监测顺槽充填管与工作面充填管是否堵管，并且与另外两点之间进行压差比较。
所述的平头陶瓷接触面的压力传感器将压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断是否堵管，以及发生堵管时所采取地措施。
为更好地完成本发明的目的，预设在PLC的控制程序有以下步骤：步骤1：压力信号采集。
通过PLC的模拟量模块把压力传感器采集来的模拟量信号转换为数量信号。
步骤2：压力值设定。
首先对三个压力点设定，设定值为数字量即压力的报警值，把采集到的三个压力的数字量信号与设定值进行计算分析得到相应的变量（具体计算方法请参见下面的“具体实施方式”。
步骤3：控制系统联锁。
通过步骤2计算所得到的变量与整个控制系统联锁，当其中有任一变量发生报警时，系统确认为有堵管现象发生并报出堵管位置并立即给充填泵发送停止泵送指令，充填泵接到停止指令后，立即停止泵送。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：与现有的管道充填技术相比，本发明的防止充填管路堵塞的压力检测方法在技术上比较先进，可以很准确的检测出是否发生堵管，并准确的报出发生堵管的位置，给后续的检修工作的提供了准确的故障信息，缩短了检修时间，防止了故障扩大，大量的节约了检修成本。
附图说明
图1是本发明的充填管路布置示意图。
图2是管道第一部分堵管时的压力曲线示意图。
图3是管道第二部分堵管时的压力曲线示意图。
图4是管道第三部分堵管时的压力曲线示意图。
图5是管道第四部分堵管时的压力曲线示意图。
图6是本发明的控制程序框图。
图中序号：1、管道第一部分；2、管道第二部分；3、管道第三部分；4、管道第四部分；5、充填泵；6、充填区；7、采区；A、第一压力测定点；B、第二压力测定点；C、第三压力测定点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在充填管路的主管道上选择三个压力测定点设置平头陶瓷接触面的压力传感器（图1），其中：第一压力测定点A设置在巷道充填管的前部，以监测地面上的充填管、立管以及两个弯头位置是否发生堵塞。（注：实际应用中弯头的堵管几率要比直管的堵管几率大的多）并且与另外两点之间进行压差比较。
第二压力测定点B设置在巷道充填管的中间位置，以监测充填管是否堵管，并且与另外两点之间进行压差比较。
第三压力测定点C设置在工作面与顺槽拐点处的充填管上，以监测顺槽充填管与工作面充填管是否堵管，并且与另外两点之间进行压差比较。
平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断是否堵管，以及发生堵管时所采取地措施。
为了保证所检测压力的准确性，而且考虑到所测的膏体为类似混凝土结构，摩擦系数特别大，对压力传感器的磨损非常严重，普通结构的平头压力传感器根本无法使用，所以，在本实施例中采用平头陶瓷接触面的压力传感器，此压力传感器输出为4-20mA电流信号，通过PLC的模拟量模块把4-20mA的压力信号采集到主控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断是否堵管，以及发生堵管时所采取地措施等（图6）。
本发明判断堵管的原理：假设充填系统的工作压力为P ，那么相对应的三个压力测定点：第一压力测定点A、第二压力测定点B、第三压力测定点C的正常工作压力就分别为PA、PB、PC，第一压力测定点A、第二压力测定点B、第三压力测定点C的三点工作压力可以通过现场充填系统工作压力和所在位置的沿程阻力计算所得。
由于动力源、泵送速度和管道阻力的影响，所以第一压力测定点A、第二压力测定点B、第三压力测定点C的三点的压力不可能保持在PA、PB、PC三点不变，所以每个点都有自己工作范围，即A点:PAmin>PA>PAmax；B点:PBmin>PB>PBmax; C点:PCmin>PC >PCmax。
情况1：管道第一部分1堵管：当管道第一部分1发生堵管时候，第一压力测定点A、第二压力测定点B、第三压力测定点C的三个监测点的压力为零或者低于本身最小工作压力（图2），也就是说PA<PAmin;PB<Pbmin;PC<PCmin，平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第一部分1，系统报警并关闭充填泵5。
情况2：管道第二部分2堵管：当管道第二部分2发生堵管时候，第一压力测定点A  瞬间压力急剧增大超过本身的最大工作压力（图3），也就是PA>PAmax；第二压力测定点B、第三压力测定点C 的 二个监测点的压力为零或者低于本身最小工作压力，也就是PB<PBmin;PC<PCmin，平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第二部分2，系统报警并关闭充填泵5。
情况3：管道第三部分3堵管：当管道第三部分3发生堵塞时候，第一压力测定点A、第二压力测定点B的 二个监测点瞬间压力急剧增大超过本身的最大工作压力（图4），也就是PA>PAmax； PB>PBmax，并且PB>PA 。第三压力测定点C的压力为零或者低于本身最小工作压力，也就是PC<PCmin，平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第三部分3，系统报警并关闭充填泵5。
情况4：管道第四部分4堵管：当管道第四部分4发生堵管时候，第一压力测定点A、第二压力测定点B、第三压力测定点C的三个监测点瞬间压力急剧增大超过本身的最大工作压力（图5），也就是PA>PAmax； PB>PBmax； PC>PCmax；并且PC>PB>PA。平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第四部分4，系统报警并关闭充填泵5。

Claims (1)

1.一种防止充填管路堵塞的压力检测方法，其特征在于：
在充填管路的主管道上选择三个压力测定点设置平头陶瓷接触面的压力传感器，其中：
第一压力测定点A设置在巷道充填管的前部，以监测地面上的充填管、立管以及两个弯头位置是否发生堵塞，并且与另外两点之间进行压差比较；
第二压力测定点B设置在巷道充填管的中间位置，以监测充填管是否堵管，并且与另外两点之间进行压差比较；
第三压力测定点C设置在工作面与顺槽拐点处的充填管上，以监测顺槽充填管与工作面充填管是否堵管，并且与另外两点之间进行压差比较；
所述的平头陶瓷接触面的压力传感器的输出为4-20mA电流信号，通过PLC的模拟量模块将三处压力测定点实时压力值的4-20mA电流信号传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断是否堵管，以及发生堵管时所采取地措施；
预设在PLC的控制程序有以下步骤：
步骤1：压力信号采集
通过PLC的模拟量模块把压力传感器采集来的模拟量信号转换为数量信号;
步骤2：压力值设定
首先对三个压力点设定，设定值为数字量即压力的报警值，把采集到的三个压力的数字量信号与设定值进行计算分析得到相应的变量 ;
步骤3：控制系统联锁
通过步骤2计算所得到的变量与整个控制系统联锁，当其中有任一变量发生报警时，系统确认为有堵管现象发生并报出堵管位置并立即给充填泵发送停止泵送指令，充填泵接到停止指令后，立即停止泵送；
当管道第一部分（1）发生堵管时候，第一压力测定点A、第二压力测定点B、第三压力测定点C的三个监测点的压力为零或者低于本身最小工作压力，即PA<PAmin;PB<Pbmin;PC<PCmin，平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第一部分（1），系统报警并关闭充填泵（5）；
当管道第二部分（2）发生堵管时候，第一压力测定点A  瞬间压力急剧增大超过本身的最大工作压力，即PA>PAmax；第二压力测定点B、第三压力测定点C 的 二个监测点的压力为零或者低于本身最小工作压力，也就是PB<PBmin;PC<PCmin，平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第二部分（2），系统报警并关闭充填泵（5）；
当管道第三部分（3）发生堵塞时候，第一压力测定点A、第二压力测定点B的 二个监测点瞬间压力急剧增大超过本身的最大工作压力，即PA>PAmax； PB>PBmax，并且PB>PA ，第三压力测定点C的压力为零或者低于本身最小工作压力，也就是PC<PCmin，平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第三部分（3），系统报警并关闭充填泵（5）；
当管道第四部分（4）发生堵管时候，第一压力测定点A、第二压力测定点B、第三压力测定点C的三个监测点瞬间压力急剧增大超过本身的最大工作压力，即PA>PAmax； PB>PBmax； PC>PCmax；并且PC>PB>PA，平头陶瓷接触面的压力传感器将三处压力测定点的实时压力值传递到控制PLC中，通过预设在PLC的控制程序来判断为管道堵管，位置在管道第四部分（4），系统报警并关闭充填泵（5）。
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