CN108343466B - 一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法 - Google Patents
一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108343466B CN108343466B CN201810142137.9A CN201810142137A CN108343466B CN 108343466 B CN108343466 B CN 108343466B CN 201810142137 A CN201810142137 A CN 201810142137A CN 108343466 B CN108343466 B CN 108343466B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- concentration
- data
- command signal
- methane gas
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 277
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 41
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 21
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 17
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 15
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明提供的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法，所述装置包括与瓦斯抽采管道进行连接的管体、设置在管体分岔处用于不同浓度瓦斯气体分流的阀门、阀门转换器及阀门转换器控制箱、设置于管体来流方向用于检测与记录瓦斯气体浓度的瓦斯气体浓度采集器及与其相连的瓦斯气体浓度采集器数据箱，还包括设置在管体外部的主控制箱。本装置可以实时精准的自动对高、低浓度瓦斯进行分流，从而降低工人的劳动强度，提高高浓度瓦斯气体的利用率、瓦斯气体的抽采率，降低瓦斯气体对环境的污染及提高管道(或钻孔)的有效利用率，增强矿下瓦斯气体抽采效果，保障矿井安全生产。所述装置便于制造，操作方便，实用性强。
Description
技术领域：
本发明涉及矿山安全工程技术领域，具体涉及一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法。
背景技术：
瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害，保证矿井安全生产的重要措施。通常采用向煤层打钻孔、开掘巷道或向采空区埋管的方式对瓦斯气体进行抽采，抽采出的瓦斯气体沿着管道被输送到地面。抽采出的高浓度瓦斯(一般指体积浓度在25％-30％以上)储存到罐体中，以备民用或发电；抽采出的低浓度瓦斯一般直接排放到大气中。《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》中第十四条规定根据需要矿井要分别建立高、低负压抽采瓦斯系统。一般是瓦斯浓度较高时利用高负压抽采系统，瓦斯浓度较低时利用低负压抽采系统，两个抽采系统是相互独立的。在高浓度瓦斯抽放系统中，需要工作人员定期对管道各气体汇合点的瓦斯浓度进行检测，当汇合点瓦斯浓度低于要求浓度时要及时的将流入汇合点一侧的管道(或钻孔)关闭，防止低浓度瓦斯进入高浓度瓦斯抽采系统，被关闭的管道(或钻孔)通常做报废处理，很少一部分后期会被接入低浓度瓦斯抽采系统继续抽采。
现有的瓦斯抽采系统中主要存在以下不足：1)人工定时的对瓦斯气体汇合点进行气体浓度检测，即会增加工作人员劳动强度，又会产生检测或关闭不及时，使一部分低浓度瓦斯气体进入高浓度瓦斯抽采系统，对高浓度瓦斯利用产生影响。2)受煤层内瓦斯流动及煤层开采的动态影响，管道(或钻孔)中的瓦斯浓度会不断变化，仅依据一时的检测结果便把管道(或钻孔)进行关闭、报废或联接到低浓度瓦斯系统中，这不仅会降低煤层内瓦斯的抽采率、利用率、管道(或钻孔)的有效利用率，而且还会增加瓦斯气体对大气的污染、低浓度瓦斯抽采系统的危险性，甚至会影响煤矿的安全生产。3)对管道内瓦斯气体浓度检测时，假设管道某一断面内瓦斯浓度相等，用一点瓦斯浓度代替某一断面瓦斯浓度。而实际情况却并非如此，管道越粗，某一断面内瓦斯浓度变化越大。因此在此假设前提下检测出的瓦斯浓度不够精确。
因此，需要提出一种更适用的可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法，以解决上述问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能够根据管道中瓦斯浓度自动对瓦斯气体进行分流，以达到提高瓦斯抽采率和利用率目的的可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置，包括：管体，所述管体为Y型结构，其包括第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道的入口端与瓦斯抽采管道相连通，所述第一管道的出口端与所述第二管道和第三管道的入口端相连通，所述第二管道的出口端与高瓦斯管道相连通，所述第三管道的出口端与低瓦斯管道相连通，所述第二管道和第三管道的相交处设置有叶片轴，所述叶片轴上设置有叶片，所述叶片轴转动，带动所述叶片转动，以挡止所述第二管道或者第三管道的出口端；
所述管体外侧设置有阀门转换器控制箱，其包括命令信号接收器及命令信号处理器II，所述命令信号接收器与所述命令信号处理器II连接，所述命令信号处理器II与第一电机和第二电机连接，所述第一电机和第二电机的输出轴上分别通过联轴器连接有传动轴，所述传动轴端部均设置有第一齿轮，所述叶片轴延伸至所述管体外部的轴身上设置有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮垂直咬合，所述第一齿轮带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮顺时针转动，所述叶片挡止所述第二管道的出口端，所述第二齿轮逆时针转动，所述叶片挡止所述第三管道的出口端；
所述管体外侧还设置有主控制箱，其包括主控制箱箱体，所述主控制箱箱体内部串联设置有命令信号发射器、命令信号处理器I、浓度阈值设置器和时间阈值设置器，所述浓度阈值设置器和时间阈值设置器连接于数据接收器，所述命令信号发射器与命令信号接收器相连，所述主控制箱箱体内还设置有总电源；
所述第一管道上插设有连接杆，所述连接杆的一端延伸至第一管道外部，其位于所述第一管道内部的另一端安装有瓦斯气体浓度及流速感应探头，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头通过瓦斯浓度采集器数据线连接于瓦斯气体浓度采集器数据箱，所述瓦斯气体浓度采集器数据箱包括瓦斯气体浓度采集器数据箱箱体，其内部串联设置有数据采集器、数据修正器、数据处理器、数据显示器及数据发射器，所述数据发射器与数据接收器相连，所述数据采集器与时间阈值设置器相连；
所述命令信号接收器、命令信号处理器II、第一电机和第二电机均通过导线与总电源相连，且所述命令信号发射器、命令信号处理器I、浓度阈值设置器和时间阈值设置器均通过导线与总电源相连，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头、数据采集器、数据修正器、数据处理器、数据显示器及数据发射器均通过导线与总电源相连。
所述第一齿轮和第二齿轮均为圆台型结构。
所述第一管道内部安装有四个瓦斯气体浓度及流速感应探头，四个所述瓦斯气体浓度及流速感应探头沿第一管道内壁均匀分布，且四个所述瓦斯气体浓度及流速感应探头距第一管道中心的距离不同。
所述连接杆为中空杆体，所述瓦斯浓度采集器数据线沿所述连接杆的中空杆体穿引至所述第一管道外部。
所述第一管道的出口端与第二管道和第三管道的入口端焊接为一体，所述第一管道的入口端通过法兰盘与瓦斯抽采管道连接，所述第二管道的出口端通过法兰盘与高瓦斯管道连接，所述第三管道的出口端通过法兰盘与低瓦斯管道连接。
一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的分流方法，采用上述一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置来实现，其具体步骤如下：
步骤一：将所述第一管道的入口端通过法兰盘与瓦斯抽采管道连通，所述第二管道的出口端与高瓦斯管道相连通，所述第三管道的出口端与低瓦斯管道相连通；
步骤二：在主控制箱设定浓度阈值、时间阈值及初始命令信号，对各个瓦斯气体浓度及流速感应探头的浓度和流速的修正值进行设定；
步骤三：开启总电源开关，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头探测到气体的浓度和流速后，将采集到的浓度和流速的数据通过数据采集器传给数据修正器；
步骤四：数据修正器对数据采集器接收到的浓度和流速的数据进行修正后将数据传给数据处理器，数据处理器对数据进行加权平均处理后将数据传给数据显示器及数据发射器，数据显示器将数据进行显示，数据发射器将数据传给数据接收器；
步骤五：数据接收器将数据传给浓度阈值设置器及时间阈值设置器，时间阈值设置器记录下数据接收时间，浓度阈值设置器将所接收数据与事先设定的浓度阈值进行对比，如果高于阈值上限值产生一个信号一，低于阈值下限值产生另一个信号二，将信号一和信号二都传给命令信号处理器I，命令信号处理器I接收到信号一或者信号二后，对相邻两次接收的信号一或者信号二进行对比处理并记录，并根据对比的结果产生命令信号，将命令信号发送给命令信号发射器，命令信号发射器将命令信号发射给命令信号接收器，命令信号接收器将命令信号传给命令信号处理器II；
步骤六：命令信号处理器II对命令信号进行判断处理并记录后传给第一电机或者第二电机，第一电机或者第二电机启动，带动传动轴转动，进而带动叶片轴转动，带动所述叶片转动，以挡止所述第二管道或者第三管道的出口端，将高浓度瓦斯气体出口或低浓度瓦斯气体出口关闭，完成一次瓦斯气体分流的目的；
步骤七：当间隔时间达到时间阈值设置器设定的时间时，开始下一次的管道瓦斯气体浓度监测，并重复上述步骤二至步骤六的过程。
在上述步骤五中，当命令信号处理器I相邻两次接收的信号相同时，命令信号处理器将产生“不转叶片”的命令信号，命令信号终止，不传输给命令信号发射器；当命令信号处理器I相邻两次接收的信号不同时，命令信号处理器将产生“转叶片”的命令信号，命令信号被传输给命令信号发射器，并由命令信号发射器传输给命令信号处理器II，命令信号处理器II根据上一次的记录，将命令信号传输给与上一次动作不同的第一电机或者第二电机，使叶片旋转。
所述叶片每一次的旋转角度为60度。
在上述步骤四中，通过各个瓦斯气体浓度及流速感应探头所感知到的实际浓度pi和实际流速vi，各个瓦斯气体浓度及流速感应探头的浓度修正值为p'i，流速修正值为v'i，则得到各个瓦斯气体浓度及流速感应探头修正后的浓度值为Pi＝pi+p'i，修正后的流速值为Vi＝vi+v'i。
在上述步骤步骤四中，所述数据处理器对数据进行加权平均处理，得到监测点的瓦斯气体浓度的实际值P为
本发明一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法的有益效果：当管道中瓦斯气体浓度未发生高、低浓度区间变化时，瓦斯气体会沿着原来的高浓度或低浓度管道流动；当管道中瓦斯气体浓度发生高、低浓度区间变化时，瓦斯浓度采集器会监测到瓦斯气体浓度的变化，在动力装置的作用下，管道中的叶片会发生旋转，从而改变瓦斯气体的流向。这样会使高、低浓度的瓦斯气体在阀门叶片的作用下分流，高浓度的瓦斯气体在一个管道中流动，低浓度的瓦斯气体在另一个管道中流动，彼此互不干扰。本装置可以实时精准的自动对高、低浓度瓦斯进行分流，从而降低工人的劳动强度，提高高浓度瓦斯气体的利用率、瓦斯气体的抽采率，降低瓦斯气体对环境的污染及提高管道(或钻孔)的有效利用率，增强矿下瓦斯气体抽采效果，保障矿井安全生产。所述装置便于制造，操作方便，实用性强。
附图说明：
图1为本发明一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置的结构示意图；
图2为阀门转换器控制箱与叶片轴连接的结构示意图；
图3为外接于第一管道上的瓦斯气体浓度采集器数据箱的结构示意图；
图4为主控制箱内各元器件的连接示意图；
图中：1-管体，2-第一管道，3-第二管道，4-第三管道，5-法兰盘，6-叶片轴，7-叶片，8-阀门转换器控制箱，9-命令信号接收器，10-命令信号处理器II，11-第一电机，12-第二电机，13-传动轴，14-第一齿轮，15-第二齿轮，16-主控制箱，17-主控制箱箱体，18-命令信号发射器，19-命令信号处理器I，20-浓度阈值设置器，21-时间阈值设置器，22-数据接收器，23-瓦斯浓度采集器数据线，24-总电源，25-瓦斯气体浓度采集器数据箱，26-瓦斯气体浓度采集器数据箱箱体，27-数据采集器，28-数据修正器，29-数据处理器，30-数据显示器，31-数据发射器，32-连接杆，33-瓦斯气体浓度及流速感应探头，34-导线。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
根据图1～图4所示，本发明提供的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置，包括与瓦斯抽采管道进行连接的管体1、设置在管体1分岔处用于不同浓度瓦斯气体分流的阀门、阀门转换器及阀门转换器控制箱8、设置于管体1来流方向用于检测与记录瓦斯气体浓度的瓦斯气体浓度采集器及与其相连的瓦斯气体浓度采集器数据箱25，还包括设置在管体1外部的主控制箱16。
所述管体1为Y型结构，其包括第一管道2、第二管道3和第三管道4，在三个管道的管口处均设置有法兰盘5，具体地说，是所述第一管道2的出口端与第二管道3和第三管道4的入口端焊接为一体，所述第一管道2的入口端通过法兰盘5与瓦斯抽采管道连接，所述第二管道3的出口端通过法兰盘5与高瓦斯管道连接，所述第三管道4的出口端通过法兰盘5与低瓦斯管道连接，在所述第二管道3和第三管道4的相交处设置有叶片轴6，所述叶片轴6上设置有叶片7，通过所述叶片7阻挡瓦斯气体的流动，所述叶片轴6和叶片7组成上述阀门结构，所述叶片轴6转动，带动所述叶片7转动，以挡止所述第二管道3或者第三管道4的出口端。
所述管体1外侧设置有阀门转换器控制箱8，其包括命令信号接收器9及命令信号处理器II10，所述命令信号接收器9与所述命令信号处理器II10连接，所述命令信号处理器II10与第一电机11和第二电机12连接，所述第一电机11和第二电机12均仅向一个方向旋转，并且两台电机的旋转方向相反，所述第一电机11和第二电机12的输出轴上分别通过联轴器连接有传动轴13，所述传动轴13端部均设置有第一齿轮14，所述叶片轴6延伸至所述管体1外部的轴身上固定设置有第二齿轮15，所述第一电机11、第二电机12、传动轴13、第一齿轮14及第二齿轮15组成上述阀门转换器结构，所述第一齿轮14和第二齿轮15均为圆台型结构，且所述第一齿轮14与第二齿轮15垂直咬合，将轴向转动变为径向运动，在没有命令或综合命令结束后，第一齿轮14和第二齿轮15是分开的，当接收到转动命令时，第一齿轮14和第二齿轮15咬合，通过所述第一齿轮14带动所述第二齿轮15转动，所述第二齿轮15顺时针转动，所述叶片7挡止所述第二管道3的出口端，所述第二齿轮15逆时针转动，所述叶片7挡止所述第三管道4的出口端。
所述管体1外侧还设置有主控制箱16，其包括主控制箱箱体17，所述主控制箱箱体17内部串联设置有命令信号发射器18、命令信号处理器I19、浓度阈值设置器20和时间阈值设置器21，所述浓度阈值设置器20用于设定高浓度和低浓度瓦斯气体的分界区间，所述时间阈值设置器21用于设定两次采样时间间隔并记录数据的接收时间，所述浓度阈值设置器20和时间阈值设置器21连接于数据接收器22，所述数据接收器22用于接收发射的数据信号，所述命令信号处理器I19用于接收浓度阈值设置器20发出的信号并对信号进行处理及记录，所述命令信号发射器18与命令信号接收器9相连，所述主控制箱箱体17内还设置有总电源24。
所述浓度阈值设置器20所设定的阈值为一个数值区间，所述数值区间可根据实际要求进行调整，浓度阈值区间设定时一般为3—5个单位之间，过大会降低叶片7的灵敏度，对瓦斯气体合理分流不利，过小则会使叶片7的灵敏度过高，叶片7会频繁旋转对瓦斯气体流动不利，也会降低装置使用寿命。浓度阈值区间的最大值为上限值，最小值为下限值，只有经瓦斯气体浓度采集器数据箱25中的数据处理器29处理后的数值大于上限值或小于下限值时，浓度阈值设置器20才会产生信号，并且两种条件下所产生的信号不同，然后将具体产生的信号传给命令信号处理器I19。
所述时间阈值设置器21与瓦斯气体浓度采集器数据箱25中的数据采集器27相连，其用于设定数据采集器27两次采集瓦斯气体浓度的时间间隔，当间隔时间达到时间阈值设置器21设定的时间时，开始下一次的管道瓦斯气体浓度采集，如此周而复始的进行。时间阈值的大小可以根据实际情况进行调整，一般可设定为20秒—40秒之间。过大会使两次监测的时间间隔过长，影响不同浓度瓦斯的合理分流；过小会使在浓度阈值上限或下限附近频繁产生信号，影响装置的稳定性及使用寿命。
所述第一管道2上插设有连接杆32，所述连接杆32的一端延伸至第一管道2外部，其位于所述第一管道2内部的另一端安装有多个瓦斯气体浓度及流速感应探头33，由所述连接杆32及瓦斯气体浓度及流速感应探头33组成所述瓦斯气体浓度采集器，且多个所述瓦斯气体浓度及流速感应探头33沿第一管道2内壁到中心的距离均匀分布，管道中距中心点距离不同的瓦斯气体的浓度与流速一般也不同，这样布置数据采集点可以更加准确的反应瓦斯气体实际浓度。
所述瓦斯气体浓度采集器数据箱25包括瓦斯气体浓度采集器数据箱箱体26，其内部串联设置有数据采集器27、数据修正器28、数据处理器29、数据显示器30及数据发射器31，通过所述数据修正器28对数据进行修正，所述数据显示器30对数据进行显示，所述数据发射器31与数据接收器22相连，瓦斯气体浓度及流速感应探头33所感应到的数据经瓦斯浓度采集器数据线23通过连接杆32传输给数据采集器27。所述数据采集器27记录瓦斯气体浓度及流速感应探头33所感应到的数据,然后将数据传输给数据修正器28，通过所述数据修正器28用于对数据采集器27所记录的数据进行修正，然后将修正后的数据传输给数据处理器29，在实际作业过程中，每个瓦斯气体浓度及流速感应探头33的修正值一般是不同的，修正值的大小需要依据对瓦斯气体浓度及流速感应探头33的检测来确定，当瓦斯气体浓度及流速感应探头33的型号、使用年限等数据变化时，修正值也要修改，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头33通过瓦斯浓度采集器数据线23连接于瓦斯气体浓度采集器数据箱25，具体来说，可设置所述连接杆32为中空杆体，所述瓦斯浓度采集器数据线23沿所述连接杆32的中空杆体穿引至所述第一管道2外部，即所述连接杆32用于固定瓦斯气体浓度及流速感应探头33及搭载瓦斯浓度采集器数据线23。
且在上述装置中，所述阀门转换器控制箱8中的所述命令信号接收器9、命令信号处理器II10、第一电机11和第二电机12均通过导线34与总电源24相连，所述主控制箱16中的所述命令信号发射器18、命令信号处理器I19、浓度阈值设置器20和时间阈值设置器21均通过导线34与总电源24相连，所述瓦斯气体浓度采集器数据箱25中的所述瓦斯气体浓度及流速感应探头33、数据采集器27、数据修正器28、数据处理器29、数据显示器30及数据发射器31均通过导线34与总电源24相连。
一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的分流方法，采用上述一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置来实现，其具体步骤如下：
步骤一：将所述第一管道2的入口端通过法兰盘5与瓦斯抽采管道连通，所述第二管道3的出口端与高瓦斯管道相连通，所述第三管道4的出口端与低瓦斯管道相连通；
步骤二：在主控制箱16设定浓度阈值、时间阈值及初始命令信号，对各个瓦斯气体浓度及流速感应探头33的浓度和流速的修正值进行设定；
步骤三：开启总电源24开关，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头33探测到气体的浓度和流速后，将采集到的浓度和流速的数据通过数据采集器27传给数据修正器28；
步骤四：数据修正器28对数据采集器27接收到的浓度和流速的数据进行修正后将数据传给数据处理器29，数据处理器29对数据进行加权平均处理后将数据传给数据显示器30及数据发射器31，数据显示器30将数据进行显示，数据发射器31将数据传给数据接收器22；
通过各个瓦斯气体浓度及流速感应探头33所感知到的实际浓度pi和实际流速vi，各个瓦斯气体浓度及流速感应探头33的浓度修正值为p'i，流速修正值为v'i，则得到各个瓦斯气体浓度及流速感应探头33修正后的浓度值为Pi＝pi+p'i，修正后的流速值为Vi＝vi+v'i；
所述数据处理器29对数据进行加权平均处理，得到监测点的瓦斯气体浓度的实际值P为
步骤五：数据接收器22将数据传给浓度阈值设置器20及时间阈值设置器21，时间阈值设置器21记录下数据接收时间，浓度阈值设置器20将所接收数据与事先设定的浓度阈值进行对比，如果高于阈值上限值产生一个信号一，低于阈值下限值产生另一个信号二，将信号一和信号二都传给命令信号处理器I19，命令信号处理器I19接收到信号一或者信号二后，对相邻两次接收的信号一或者信号二进行对比处理并记录，并根据对比的结果产生命令信号，将命令信号发送给命令信号发射器18，命令信号发射器18将命令信号发射给命令信号接收器9，命令信号接收器9将命令信号传给命令信号处理器II10；
步骤六：命令信号处理器II10对命令信号进行判断处理并记录后传给第一电机11或者第二电机12，第一电机11或者第二电机12启动，带动传动轴13转动，进而带动叶片轴6转动，带动所述叶片7转动，以挡止所述第二管道3或者第三管道4的出口端，将高浓度瓦斯气体出口或低浓度瓦斯气体出口关闭，完成一次瓦斯气体分流的目的；
步骤七：当间隔时间达到时间阈值设置器21设定的时间时，开始下一次的管道瓦斯气体浓度监测，并重复上述步骤二至步骤六的过程。
在上述步骤五中，当命令信号处理器I19相邻两次接收的信号相同时，命令信号处理器将产生“不转叶片7”的命令信号，命令信号终止，不传输给命令信号发射器18；当命令信号处理器I19相邻两次接收的信号不同时，命令信号处理器将产生“转叶片7”的命令信号，命令信号被传输给命令信号发射器18，并由命令信号发射器18传输给命令信号处理器II10，命令信号处理器II10根据上一次的记录，将命令信号传输给与上一次动作不同的第一电机11或者第二电机12，使叶片7旋转，且所述叶片7每一次的旋转角度为60度。
下面结合附图详细描述本发明一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法的一个实施例：
在本实施例中，所述管体1为三通结构，具体地说，是为一进两出的Y型结构，通过法兰盘5将管体1与瓦斯抽采管道连接，将本装置安装到瓦斯抽采管道系统中，在所述第一管道2内部安装有四个瓦斯气体浓度及流速感应探头33，四个所述瓦斯气体浓度及流速感应探头33沿第一管道2内壁均匀分布，且四个所述瓦斯气体浓度及流速感应探头33距第一管道2中心的距离不同；
依据实际情况对主控制箱16中浓度阈值设置器20的浓度阈值及时间阈值设置器21的时间阈值进行设定，依据检测结果对第一管道2内部的四个瓦斯气体浓度及流速感应探头33的各浓度修正值p'i(i＝1,2,3,4)及流速修正值v'i(i＝1,2,3,4)在数据修正器28中进行修正；
假设四个瓦斯气体浓度及流速感应探头33所感应到的浓度分别为pi(i＝1,2,3,4)，流速分别为vi(i＝1,2,3,4)，各探头的浓度修正值为p'i(i＝1,2,3,4)，流速修正值为v'i(i＝1,2,3,4)，则修正后的浓度值Pi(i＝1,2,3,4)及修正后的流速值Vi(i＝1,2,3,4)可分别表示为：
Pi＝pi+p'i(i＝1,2,3,4) (1)
Vi＝vi+v'i(i＝1,2,3,4) (2)
对命令信号处理器I19初始信号设定，初始信号设定要与叶片7所处位置相对应；
开启主控制箱16中的电源开关，装置开始工作；
通过四个瓦斯气体浓度及流速感应探头33对管道中瓦斯气体浓度及流速监测，瓦斯气体浓度采集器数据箱25中的数据采集器27对监测数据记录；
然后数据采集器27将数据传输给数据修正器28，数据修正器28依据给定的浓度修正值、流速修正值、公式(1)及公式(2)对数据修正，然后将数据传输给数据处理器29；
数据处理器29接收到修正后的数据后，对修正后的数据进行加权平均处理，最终得到监测点的瓦斯气体浓度实际值P，处理方法如下：
依据公式(3)的处理方法对瓦斯气体浓度数据处理后，并将处理后的浓度数值在数据显示器30中显示，最后将数据传输给数据发射器31；
数据发射器31接收到数据后将数据发射给主控制箱16中的数据接收器22，数据接收器22将数据传给浓度阈值设置器20及时间阈值设置器21；
浓度阈值设置器20将所获得数据与浓度阈值区间的上限值及下限值进行比较，仅当数据大于上限值或小于下限值时浓度阈值设置器20才产生信号一或者信号二，并且信号一和信号二为两种条件下所产生的不同信号，最后将信号一或者信号二传给命令信号处理器I19；
时间阈值设置器21获得数据后记录下获得数据的时间；
命令信号处理器I19接收到信号并记录后，将接收到到的信号与前一次信号(或初始信号)对比。如果相同，命令信号处理器I19将产生“不旋转叶片7”的命令信号，命令信号终止；如果不同，命令信号处理器I19将产生“旋转叶片7”的命令信号，同时将命令信号传输给命令信号发射器18；
阀门转换器控制箱8中的命令信号接收器9接收到命令信号发射器18所发出的命令信号后，将命令信号传输给命令信号处理器II10。
命令信号处理器II10接收到命令信号并记录后，将命令信号传输给与上一次动作不同的第一电机11或者第二电机12，第一电机11或者第二电机12接到命令后与传动杆连接，将动力传给传动杆，传动杆通过齿轮带动叶片轴6及叶片7旋转，将高浓度瓦斯气体入口或低浓度瓦斯气体入口关闭，完成瓦斯分流的目的，叶片7每次旋转的角度为60度。
当瓦斯气体浓度采集器数据箱25监测瓦斯气体浓度的时间间隔达到时间阈值设置器21设定的时间时，数据采集器27开始下一次的管道瓦斯气体浓度采集，如此周而复始的进行。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置，其特征在于：包括：管体，所述管体为Y型结构，其包括第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道的入口端与瓦斯抽采管道相连通，所述第一管道的出口端与所述第二管道和第三管道的入口端相连通，所述第二管道的出口端与高瓦斯管道相连通，所述第三管道的出口端与低瓦斯管道相连通，所述第二管道和第三管道的相交处设置有叶片轴，所述叶片轴上设置有叶片，所述叶片轴转动，带动所述叶片转动，以挡止所述第二管道或者第三管道的出口端；
所述管体外侧设置有阀门转换器控制箱，其包括命令信号接收器及命令信号处理器II，所述命令信号接收器与所述命令信号处理器II连接，所述命令信号处理器II与第一电机和第二电机连接，所述第一电机和第二电机的输出轴上分别通过联轴器连接有传动轴，所述传动轴端部均设置有第一齿轮，所述叶片轴延伸至所述管体外部的轴身上设置有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮垂直咬合，所述第一齿轮带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮顺时针转动，所述叶片挡止所述第二管道的出口端，所述第二齿轮逆时针转动，所述叶片挡止所述第三管道的出口端；
所述管体外侧还设置有主控制箱，其包括主控制箱箱体，所述主控制箱箱体内部串联设置有命令信号发射器、命令信号处理器I、浓度阈值设置器和时间阈值设置器，所述浓度阈值设置器和时间阈值设置器连接于数据接收器，所述命令信号发射器与命令信号接收器相连，所述主控制箱箱体内还设置有总电源；
所述第一管道上插设有连接杆，所述连接杆的一端延伸至第一管道外部，其位于所述第一管道内部的另一端安装有瓦斯气体浓度及流速感应探头，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头通过瓦斯浓度采集器数据线连接于瓦斯气体浓度采集器数据箱，所述瓦斯气体浓度采集器数据箱包括瓦斯气体浓度采集器数据箱箱体，其内部串联设置有数据采集器、数据修正器、数据处理器、数据显示器及数据发射器，所述数据发射器与数据接收器相连，所述数据采集器与时间阈值设置器相连；
所述命令信号接收器、命令信号处理器II、第一电机和第二电机均通过导线与总电源相连，且所述命令信号发射器、命令信号处理器I、浓度阈值设置器和时间阈值设置器均通过导线与总电源相连，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头、数据采集器、数据修正器、数据处理器、数据显示器及数据发射器均通过导线与总电源相连。
2.根据权利要求1所述的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮均为圆台型结构。
3.根据权利要求1所述的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置，其特征在于：所述第一管道内部安装有四个瓦斯气体浓度及流速感应探头，四个所述瓦斯气体浓度及流速感应探头沿第一管道内壁均匀分布，且四个所述瓦斯气体浓度及流速感应探头距第一管道中心的距离不同。
4.根据权利要求1所述的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置，其特征在于：所述连接杆为中空杆体，所述瓦斯浓度采集器数据线沿所述连接杆的中空杆体穿引至所述第一管道外部。
5.根据权利要求1所述的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置，其特征在于：所述第一管道的出口端与第二管道和第三管道的入口端焊接为一体，所述第一管道的入口端通过法兰盘与瓦斯抽采管道连接，所述第二管道的出口端通过法兰盘与高瓦斯管道连接，所述第三管道的出口端通过法兰盘与低瓦斯管道连接。
6.一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的分流方法，采用权利要求1所述的一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置来实现，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：将所述第一管道的入口端通过法兰盘与瓦斯抽采管道连通，所述第二管道的出口端与高瓦斯管道相连通，所述第三管道的出口端与低瓦斯管道相连通；
步骤二：在主控制箱设定浓度阈值、时间阈值及初始命令信号，对各个瓦斯气体浓度及流速感应探头的浓度和流速的修正值进行设定；
步骤三：开启总电源开关，所述瓦斯气体浓度及流速感应探头探测到气体的浓度和流速后，将采集到的浓度和流速的数据通过数据采集器传给数据修正器；
步骤四：数据修正器对数据采集器接收到的浓度和流速的数据进行修正后将数据传给数据处理器，数据处理器对数据进行加权平均处理后将数据传给数据显示器及数据发射器，数据显示器将数据进行显示，数据发射器将数据传给数据接收器；
步骤五：数据接收器将数据传给浓度阈值设置器及时间阈值设置器，时间阈值设置器记录下数据接收时间，浓度阈值设置器将所接收数据与事先设定的浓度阈值进行对比，如果高于阈值上限值产生一个信号一，低于阈值下限值产生另一个信号二，将信号一和信号二都传给命令信号处理器I，命令信号处理器I接收到信号一或者信号二后，对相邻两次接收的信号一或者信号二进行对比处理并记录，并根据对比的结果产生命令信号，将命令信号发送给命令信号发射器，命令信号发射器将命令信号发射给命令信号接收器，命令信号接收器将命令信号传给命令信号处理器II；
步骤六：命令信号处理器II对命令信号进行判断处理并记录后传给第一电机或者第二电机，第一电机或者第二电机启动，带动传动轴转动，进而带动叶片轴转动，带动所述叶片转动，以挡止所述第二管道或者第三管道的出口端，将高浓度瓦斯气体出口或低浓度瓦斯气体出口关闭，完成一次瓦斯气体分流的目的；
步骤七：当间隔时间达到时间阈值设置器设定的时间时，开始下一次的管道瓦斯气体浓度监测，并重复上述步骤二至步骤六的过程。
7.根据权利要求6所述的分流方法，其特征在于：在上述步骤五中，当命令信号处理器I相邻两次接收的信号相同时，命令信号处理器将产生“不转叶片”的命令信号，命令信号终止，不传输给命令信号发射器；当命令信号处理器I相邻两次接收的信号不同时，命令信号处理器将产生“转叶片”的命令信号，命令信号被传输给命令信号发射器，并由命令信号发射器传输给命令信号处理器II，命令信号处理器II根据上一次的记录，将命令信号传输给与上一次动作不同的第一电机或者第二电机，使叶片旋转。
8.根据权利要求7所述的分流方法，其特征在于：所述叶片每一次的旋转角度为60度。
9.根据权利要求6所述的分流方法，其特征在于：在上述步骤四中，通过各个瓦斯气体浓度及流速感应探头所感知到的实际浓度pi和实际流速vi，各个瓦斯气体浓度及流速感应探头的浓度修正值为p'i，流速修正值为v'i，则得到各个瓦斯气体浓度及流速感应探头修正后的浓度值为Pi＝pi+p'i，修正后的流速值为Vi＝vi+v'i。
10.根据权利要求9所述的分流方法，其特征在于：在上述步骤步骤四中，所述数据处理器对数据进行加权平均处理，得到监测点的瓦斯气体浓度的实际值P为
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810142137.9A CN108343466B (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810142137.9A CN108343466B (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108343466A CN108343466A (zh) | 2018-07-31 |
| CN108343466B true CN108343466B (zh) | 2019-07-12 |
Family
ID=62960172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810142137.9A Expired - Fee Related CN108343466B (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108343466B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109026129A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-18 | 山东安益矿用设备有限公司 | 高低负压管路智能转换调控技术 |
| CN115478813B (zh) * | 2022-09-05 | 2023-07-18 | 中国矿业大学(北京) | 抽采瓦斯即时分离装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102966377A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-13 | 辽宁工程技术大学 | 矿用智能瓦斯辨识决策检测装置及方法 |
| CN203822348U (zh) * | 2014-05-19 | 2014-09-10 | 河南理工大学 | 一种检测与处理矿井中瓦斯气体的安全装置 |
| CN204436453U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-01 | 安徽理工大学 | 一种新型高低浓度瓦斯混合箱 |
| CN105840230A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-10 | 中国矿业大学(北京) | 负压主动式瓦斯气体收集装置 |
| CN107401395A (zh) * | 2017-09-05 | 2017-11-28 | 西安科技大学 | 利用超声原理使开采煤层中的瓦斯气体脱附的装置及方法 |
-
2018
- 2018-02-11 CN CN201810142137.9A patent/CN108343466B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102966377A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-13 | 辽宁工程技术大学 | 矿用智能瓦斯辨识决策检测装置及方法 |
| CN203822348U (zh) * | 2014-05-19 | 2014-09-10 | 河南理工大学 | 一种检测与处理矿井中瓦斯气体的安全装置 |
| CN204436453U (zh) * | 2015-01-28 | 2015-07-01 | 安徽理工大学 | 一种新型高低浓度瓦斯混合箱 |
| CN105840230A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-10 | 中国矿业大学(北京) | 负压主动式瓦斯气体收集装置 |
| CN107401395A (zh) * | 2017-09-05 | 2017-11-28 | 西安科技大学 | 利用超声原理使开采煤层中的瓦斯气体脱附的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108343466A (zh) | 2018-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108343466B (zh) | 一种可自动分流高低浓度瓦斯气体的装置及其分流方法 | |
| CN105003292A (zh) | 井下煤层巷道瓦斯抽采智能控制系统及其控制方法 | |
| CN109115884A (zh) | 一种基于声波透射法的基桩完整性检测系统 | |
| CN110513140B (zh) | 一种促进煤层管网安全高效抽采瓦斯的控制系统及方法 | |
| CN206818669U (zh) | 危险源气体监测系统 | |
| CN112401294B (zh) | 一种基于风力送丝智能诊断分析系统的诊断分析方法 | |
| CN102247915A (zh) | 球石轨迹检测系统及检测方法 | |
| CN108298221A (zh) | 一种基于物联网的使用方便且安全可靠的垃圾收集设备 | |
| CN115788364A (zh) | 一种煤层气井套压报警及控制装置 | |
| CN209117598U (zh) | 一种激光隧道裂缝自动化检测仪 | |
| CN108716213A (zh) | 一种适用于多沙渠道的量水装置、方法及清淤方法 | |
| CN212249984U (zh) | 一种智能注水水井井口压力波自动控制系统 | |
| CN102619548A (zh) | 外溢式智能配风控制系统 | |
| CN114542154A (zh) | 一种隧道施工智能控制通风系统 | |
| CN205080039U (zh) | 油气井管线、集气站腐蚀监测装置 | |
| CN216957122U (zh) | 一种智慧水务堵塞报警供水装置 | |
| CN112081619A (zh) | 一种煤矿井下煤层气抽采调控系统及调控方法 | |
| CN103061743A (zh) | 高深溜井井筒堵塞状况观测监听方法 | |
| CN110221251A (zh) | 一种用于定位水电站人员位置坐标的远程监视方法 | |
| CN203155676U (zh) | 一种取压管防堵装置 | |
| CN108764762A (zh) | 一种移动式城市排水管网健康管理系统 | |
| CN109854958B (zh) | 一种市政下水道网路监控系统 | |
| CN107558442A (zh) | 一种小型渠道水闸门 | |
| CN104680766B (zh) | 一种井下信息采集系统及其信息采集方法 | |
| CN209590630U (zh) | 一种具有自检自调节功能的智慧管廊监测管理系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190712 Termination date: 20210211 |