CN106401636A - 末端流量调节装置及矿井降温系统 - Google Patents

末端流量调节装置及矿井降温系统 Download PDF

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陈孜虎
郭建伟
吕有厂
刘桂平
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赵旭生
曹其俭
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Abstract

本发明公开了一种末端流量调节装置及矿井降温系统，末端流量调节装置包括处理控制器、流量传感器、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和电动调节阀；所述流量传感器设在与空冷器相连的进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水流量，所述温度传感器Ⅰ设在进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水温，所述温度传感器Ⅱ设在与空冷器相连的出水侧管道并实时探测出水侧管道中的水温，所述电动调节阀设在进水侧管道并通过控制其阀门开度的大小调节进入空冷器的水流量；矿井降温系统包括地面制冷机组、冷却塔、井上循环水泵、高压水降压装置、井下循环水泵、空冷器和末端流量调节装置；本发明能够实现末端热负荷与冷水流量之间的协调与匹配。

Description

末端流量调节装置及矿井降温系统
技术领域
本发明涉及矿井降温领域，特别涉及一种在矿井降温系统中使用的末端流量调节装置及应用该装置的矿井降温系统。
背景技术
随着矿井开采深度的加大，矿井降温系统得到越来越多的应用，冷水通过保温管道输送至末端供给空冷器降温使用；目前，冷水输送至空冷器的流量一般都是恒定不变的，往往严重超过了末端的实际需求量，从而导致冷量的浪费；为了实现末端热负荷与冷水流量之间的协调与匹配，必须采取自动控制的方式对末端流量进行控制，既将末端环境温度控制在合理的范围内，又不会导致冷水流量过大和过小。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种末端流量调节装置及应用该装置的矿井降温系统，能够实现末端热负荷与冷水流量之间的协调与匹配。
本发明的末端流量调节装置，包括处理控制器、流量传感器、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和电动调节阀；所述流量传感器设在与空冷器相连的进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水流量，所述温度传感器Ⅰ设在进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水温，所述温度传感器Ⅱ设在与空冷器相连的出水侧管道并实时探测出水侧管道中的水温，所述电动调节阀设在进水侧管道并通过控制其阀门开度的大小调节进入空冷器的水流量；所述流量传感器的信号输出端与处理控制器的第一信号输入端相连，所述温度传感器Ⅰ的信号输出端与处理控制器的第二信号输入端相连，所述温度传感器Ⅱ的信号输出端与处理控制器的第三信号输入端相连，所述电动调节阀的信号输入端与处理控制器的信号输出端相连。
进一步，所述处理控制器为单片机。
进一步，所述温度传感器Ⅰ包括感温探头Ⅰ和设在感温探头Ⅰ外的固定套管Ⅰ，所述固定套管Ⅰ固定在进水侧管道上并使得感温探头Ⅰ伸入进水侧管道内。
进一步，所述温度传感器Ⅱ包括感温探头Ⅱ和设在感温探头Ⅱ外的固定套管Ⅱ，所述固定套管Ⅱ固定在出水侧管道上并使得感温探头Ⅱ伸入出水侧管道内。
进一步，该装置还包括一通信模块，所述处理控制器通过通信模块与集中控制中心通信连接。
本发明的矿井降温系统，包括地面制冷机组、冷却塔、井上循环水泵、高压水降压装置、井下循环水泵、空冷器和末端流量调节装置；所述冷却塔与地面制冷机组连接，所述地面制冷机组与井上循环水泵连接，所述井上循环水泵将高压冷水输送到高压水降压装置，降压之后的冷水通过低压保温管道被输送至降温区域并通过末端流量调节装置供给空冷器使用，所述井下循环水泵将经工作面降温之后的热水通过回水管道输送回高压水降压装置；所述末端流量调节装置包括处理控制器、流量传感器、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和电动调节阀；所述流量传感器设在与空冷器相连的进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水流量，所述温度传感器Ⅰ设在进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水温，所述温度传感器Ⅱ设在与空冷器相连的出水侧管道并实时探测出水侧管道中的水温，所述电动调节阀设在进水侧管道并通过控制其阀门开度的大小调节进入空冷器的水流量；所述流量传感器的信号输出端与处理控制器的第一信号输入端相连，所述温度传感器Ⅰ的信号输出端与处理控制器的第二信号输入端相连，所述温度传感器Ⅱ的信号输出端与处理控制器的第三信号输入端相连，所述电动调节阀的信号输入端与处理控制器的信号输出端相连。
进一步，该系统还包括集中控制中心，每一所述末端流量调节装置均设有通信模块，所述处理控制器通过通信模块与集中控制中心通信连接。
进一步，该系统还包括超压泄放单元，所述高压水降压装置通过超压泄放单元与井下循环水泵相连。
本发明的有益效果：
本发明的末端流量调节装置，流量传感器将采集到流量信号传至处理控制器，同时温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ分别将采集到的温度信号传至处理控制器，处理控制器根据温度差计算出末端实际热负荷，若温差较大，则向发出电动调节阀增大阀门开度的信号，增大冷水流量；若温差较小，则向电动调节阀发出减小阀门开的信号度，降低进入空冷器的冷水流量；能够实现末端热负荷与冷水流量之间的协调与事实匹配。
本发明的矿井降温系统，能够根据井下末端实际冷负荷的需求量，调控地面制冷机组的制冷量，优化了制冷系统的运行，最大限度地降低了能耗；同时，又可实现末端获得适合的体感问题，提高工作面的环境舒适度；根据各个工作面的总负荷，调控冷水与工作面制冷量需求相匹配，不但实现了制冷系统的节能，并且降低了系统循环水泵的运行费用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的末端流量调节装置的结构示意图(图中箭头为水流方向)；
图2为本发明的矿井降温系统的结构框图。
具体实施方式
如图1和图2所示：本实施例的末端流量调节装置，包括处理控制器1、流量传感器2、温度传感器Ⅰ3、温度传感器Ⅱ4和电动调节阀5；所述流量传感器2设在与空冷器相连的进水侧管道6并实时探测进水侧管道6中的水流量，所述温度传感器Ⅰ3设在进水侧管道6并实时探测进水侧管道6中的水温，所述温度传感器Ⅱ4设在与空冷器相连的出水侧管道7并实时探测出水侧管道7中的水温，所述电动调节阀5设在进水侧管道6并通过控制其阀门开度的大小调节进入空冷器的水流量；所述流量传感器2的信号输出端与处理控制器1的第一信号输入端相连，所述温度传感器Ⅰ3的信号输出端与处理控制器1的第二信号输入端相连，所述温度传感器Ⅱ4的信号输出端与处理控制器1的第三信号输入端相连，所述电动调节阀5的信号输入端与处理控制器1的信号输出端相连；处理控制器1是具有数据处理与信号控制的器件，优选为单片机；流量传感器2主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成，当水流过转子组件时，磁性转子转动，并且转速随着流量成线性变化，霍尔元件输出相应的脉冲信号反馈给处理控制器1；温度传感器Ⅰ3与温度传感器Ⅱ4具有相同的结构，所述温度传感器Ⅰ3包括感温探头Ⅰ和设在感温探头Ⅰ外的固定套管Ⅰ，所述固定套管Ⅰ固定在进水侧管道6上并使得感温探头Ⅰ伸入进水侧管道6内；所述温度传感器Ⅱ4包括感温探头Ⅱ和设在感温探头Ⅱ外的固定套管Ⅱ，所述固定套管Ⅱ固定在出水侧管道7上并使得感温探头Ⅱ伸入出水侧管道7内；此外，该装置还包括一实现有线通信或者无线通信的通信模块，所述处理控制器1通过通信模块与集中控制中心通信连接；流量传感器2将采集到流量信号传至处理控制器1，同时温度传感器Ⅰ3、温度传感器Ⅱ4分别将采集到的温度信号传至处理控制器1，处理控制器1根据温度差计算出末端实际热负荷，若温差较大，则向发出电动调节阀5增大阀门开度的信号，增大冷水流量；若温差较小，则向电动调节阀5发出减小阀门开的信号度，降低进入空冷器的冷水流量；能够实现末端热负荷与冷水流量之间的协调与事实匹配；集中控制中心与地面制控制中心进行实时的数据交换，根据井下末端实际冷负荷的需求量，调控地面制冷站的制冷量，优化制冷系统的运行，最大限度地降低能耗。
本实施例还公开了一种应用上述末端流量调节装置的矿井降温系统，包括地面制冷机组、冷却塔、井上循环水泵、高压水降压装置、井下循环水泵、空冷器和末端流量调节装置；所述冷却塔与地面制冷机组连接，所述地面制冷机组与井上循环水泵连接，所述井上循环水泵将高压冷水输送到高压水降压装置，降压之后的冷水通过低压保温管道被输送至降温区域并通过末端流量调节装置供给空冷器使用，所述井下循环水泵将经工作面降温之后的热水通过回水管道输送回高压水降压装置；所述末端流量调节装置包括处理控制器1、流量传感器2、温度传感器Ⅰ3、温度传感器Ⅱ4和电动调节阀5；所述流量传感器2设在与空冷器相连的进水侧管道6并实时探测进水侧管道6中的水流量，所述温度传感器Ⅰ3设在进水侧管道6并实时探测进水侧管道6中的水温，所述温度传感器Ⅱ4设在与空冷器相连的出水侧管道7并实时探测出水侧管道7中的水温，所述电动调节阀5设在进水侧管道6并通过控制其阀门开度的大小调节进入空冷器的水流量；所述流量传感器2的信号输出端与处理控制器1的第一信号输入端相连，所述温度传感器Ⅰ3的信号输出端与处理控制器1的第二信号输入端相连，所述温度传感器Ⅱ4的信号输出端与处理控制器1的第三信号输入端相连，所述电动调节阀5的信号输入端与处理控制器1的信号输出端相连；该系统还包括集中控制中心，每一所述末端流量调节装置均设有通信模块，所述处理控制器1通过通信模块与集中控制中心通信连接；该系统还包括超压泄放单元，所述高压水降压装置通过超压泄放单元与井下循环水泵相连；该系统能够根据井下末端实际冷负荷的需求量，调控地面制冷机组的制冷量，优化了制冷系统的运行，最大限度地降低了能耗；同时，又可实现末端获得适合的体感问题，提高工作面的环境舒适度；根据各个工作面的总负荷，调控冷水与工作面制冷量需求相匹配，不但实现了制冷系统的节能，并且降低了系统循环水泵的运行费用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种末端流量调节装置，其特征在于：包括处理控制器、流量传感器、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和电动调节阀；所述流量传感器设在与空冷器相连的进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水流量，所述温度传感器Ⅰ设在进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水温，所述温度传感器Ⅱ设在与空冷器相连的出水侧管道并实时探测出水侧管道中的水温，所述电动调节阀设在进水侧管道并通过控制其阀门开度的大小调节进入空冷器的水流量；所述流量传感器的信号输出端与处理控制器的第一信号输入端相连，所述温度传感器Ⅰ的信号输出端与处理控制器的第二信号输入端相连，所述温度传感器Ⅱ的信号输出端与处理控制器的第三信号输入端相连，所述电动调节阀的信号输入端与处理控制器的信号输出端相连。
2.根据权利要求1所述的末端流量调节装置，其特征在于：所述处理控制器为单片机。
3.根据权利要求1所述的末端流量调节装置，其特征在于：所述温度传感器Ⅰ包括感温探头Ⅰ和设在感温探头Ⅰ外的固定套管Ⅰ，所述固定套管Ⅰ固定在进水侧管道上并使得感温探头Ⅰ伸入进水侧管道内。
4.根据权利要求1所述的末端流量调节装置，其特征在于：所述温度传感器Ⅱ包括感温探头Ⅱ和设在感温探头Ⅱ外的固定套管Ⅱ，所述固定套管Ⅱ固定在出水侧管道上并使得感温探头Ⅱ伸入出水侧管道内。
5.根据权利要求1所述的末端流量调节装置，其特征在于：该装置还包括一通信模块，所述处理控制器通过通信模块与集中控制中心通信连接。
6.一种矿井降温系统，其特征在于：包括地面制冷机组、冷却塔、井上循环水泵、高压水降压装置、井下循环水泵、空冷器和末端流量调节装置；所述冷却塔与地面制冷机组连接，所述地面制冷机组与井上循环水泵连接，所述井上循环水泵将高压冷水输送到高压水降压装置，降压之后的冷水通过低压保温管道被输送至降温区域并通过末端流量调节装置供给空冷器使用，所述井下循环水泵将经工作面降温之后的热水通过回水管道输送回高压水降压装置；所述末端流量调节装置包括处理控制器、流量传感器、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和电动调节阀；所述流量传感器设在与空冷器相连的进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水流量，所述温度传感器Ⅰ设在进水侧管道并实时探测进水侧管道中的水温，所述温度传感器Ⅱ设在与空冷器相连的出水侧管道并实时探测出水侧管道中的水温，所述电动调节阀设在进水侧管道并通过控制其阀门开度的大小调节进入空冷器的水流量；所述流量传感器的信号输出端与处理控制器的第一信号输入端相连，所述温度传感器Ⅰ的信号输出端与处理控制器的第二信号输入端相连，所述温度传感器Ⅱ的信号输出端与处理控制器的第三信号输入端相连，所述电动调节阀的信号输入端与处理控制器的信号输出端相连。
7.根据权利要求6所述的矿井降温系统，其特征在于：该系统还包括集中控制中心，每一所述末端流量调节装置均设有通信模块，所述处理控制器通过通信模块与集中控制中心通信连接。
8.根据权利要求6所述的矿井降温系统，其特征在于：该系统还包括超压泄放单元，所述高压水降压装置通过超压泄放单元与井下循环水泵相连。
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