CN108843574A - 一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站，包括有控制装置，所述控制装置连接有若干台变频器，所述每个变频器都连接有水环式真空泵，每个水环式真空泵与变频器之间都安装有接触器，所述接触器的控制回路与控制装置电性连接，还包括有水箱、进水管路、排水管路、排气管路和抽气管路，所述水环式真空泵的循环水进口通过进水管路与水箱连通，所述水环式真空泵的循环水出口通过排水管路与水箱连通，所述水环式真空泵的抽气口通过抽气管路与煤矿坑道连通，所述水环式真空泵的排气口通过排气管路与外界连通，同时还公开了本发明的工作方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井安全设备，具体为一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站及其工作方法。
背景技术
在煤矿开采过程中，由于煤层中含有大量的瓦斯气体，易发生爆炸灾害，给开采带来极大危险。为保障煤矿安全生产和职工的人身安全，防止瓦斯灾害，我们急需在煤矿开采过程中设计一种安全设备，使其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。
中国专利CN205349409U公开了一种“矿用移动式瓦斯抽放泵站”，其减轻了人工劳动强度，有利于安全生产，节省了大量材料消耗，但其存在如下问题：
(1)整个泵站只有一套水环式真空泵，缺乏冗余设计，系统不够可靠，且维修时需要停机，影响连续使用。
(2)现有的煤矿瓦斯抽采泵站都是采用人工方式来值班运行，不能实现智能化及自动化。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站及其工作方法，其运行更加连续可靠，且能自动监测管道中和泵站周围环境中的参数变量，并最终实现无人值守。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站，包括有控制装置，所述控制装置连接控制有若干台变频器，
所述每个变频器都连接控制有水环式真空泵，每个水环式真空泵与变频器之间都安装有接触器，所述接触器的控制回路与控制装置电性连接，所述控制装置能通过变频器控制水环式真空泵的转速，所述控制装置能通过接触器控制水环式真空泵的通断，水环式真空泵内装有带固定叶片的偏心转子，是将水抛向定子壁，水形成与定子同心的液环，液环与转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。
还包括有水箱、进水管路、排水管路、排气管路和抽气管路，所述水箱上装设有补水管，所述补水管用于补充水箱中的水，所述水环式真空泵的循环水进口通过进水管路与水箱连通，所述水环式真空泵的循环水出口通过排水管路与水箱连通，所述水环式真空泵的抽气口通过抽气管路与煤矿的坑道连通，所述水环式真空泵的排气口通过排气管路与外界连通，所述水箱上装设有净水装置，所述净水装置用于过滤水箱中水的杂质，所述水箱中装设有液位计、温度传感器和水质检测仪，所述液位计、温度传感器和水质检测仪与控制装置电性连接。
所述水环式真空泵的循环水进口安装有进水阀，所述水环式真空泵的循环水出口安装有排水阀，所述水环式真空泵的抽气口安装有进气阀，所述水环式真空泵的排气口安装有排气阀，所述进水阀、排水阀、进气阀、排气阀都与控制装置电性连接。
所述水环式真空泵的循环水管道中装设有流量传感器、压力传感器、温度传感器，所述流量传感器、压力传感器、温度传感器和水质传感器与控制装置电性连接，所述水环式真空泵的抽气管路上装设有CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器，CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器都与控制装置电性连接。
所述泵站上装设有甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器，所述甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器与控制装置电性连接，所述甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器分别用于监测泵站周围环境的甲烷浓度、温度和CO浓度。
所述水环式真空泵站由主电源和备用电源供电，当主电源出现掉电欠压等情况时，自动切换至备用电源工作，切换时间控制在2分钟以内。
同时，基于以上的一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站，本发明还提供了一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站的工作方法：
电源自动切换：
当供电的电源出现掉电，欠压情况时，自动切换至另一备用的电源工作，切换时间控制在2分钟以内。
泵组自动切换：
当工作中的水环式真空泵出现故障时，比如电机温度过高、电机电流异常、泵轴温度过高、循环水管路堵塞等，其对应的接触器、进水阀、排水阀、进气阀、排气阀断开；
当工作中的水环式真空泵需要检修时，其对应的变频器降低输出频率，同时开启待机的水环式真空泵的进水阀和排水阀，直至待机的水环式真空泵中的循环水的流量达到设定值，然后开启待机的水环式真空泵的进气阀和排气阀，然后将其频率提高至设定值，然后关闭待检修的水环式真空泵的进气阀和排气阀，再关闭其进水阀和排水阀，切换成功。
实时变量监测：
实时通过泵站上的甲烷浓度传感器和温度传感器监测泵站周围环境的甲烷浓度和温度，当泵站周围环境的甲烷浓度达到报警值时，泵站发出报警，当泵站周围环境的甲烷浓度达到超限停机值时,控制装置关闭泵站的进水阀、排水阀、进气阀、排气阀，然后关闭主电源或备用电源；
实时通过水环式真空泵的抽气管路内的CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器监测主管道内的气体变量，并上传至控制装置，当水环式真空泵的抽气管路内的CO浓度达到24ppm的报警值时,泵站发出报警，当水环式真空泵的抽气管路内的CO浓度达到50ppm的超限停机值时,控制装置关闭泵站的进水阀、排水阀、进气阀、排气阀，然后关闭主电源或备用电源；
实时通过水环式真空泵的循环水管道中的流量传感器、压力传感器、温度传感器和水质传感器监测循环水的流量、压力、温度和水质，并上传至控制装置,当水环式真空泵的循环水管道中的水质传感器检测到循环水的水质有结晶等问题时，泵站发出报警。
本发明的有益效果：
(1)冗余设计，系统更加可靠，即使需要维修单个水环式真空泵时，也不影响整个泵站的持续运行。
(2)自动监测管道中和泵站周围环境中的参数变量，最终实现无人值守。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种实施例的管路连接结构示意图。
图2是本发明的一种实施例的控制电路的结构框图。
图中:
1.控制装置，2.变频器，3.接触器，4.水环式真空泵，51.主电源，52.备用电源，6.水箱，7.净水装置，8.补水管，9.进水管路，10.排水管路，11.排气管路，12.抽气管路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种煤矿瓦斯抽采智能水环式真空泵，包括有控制装置1，所述控制装置1连接控制有若干台变频器2，所述每个变频器2都连接控制有水环式真空泵4，每个水环式真空泵4与变频器2之间都安装有接触器3，所述接触器3的控制回路与控制装置1电性连接。
还包括有水箱6、进水管路9、排水管路10、排气管路11和抽气管路12，所述水箱6上装设有补水管8，所述补水管8用于补充水箱6中的水，所述水环式真空泵4的循环水进口通过进水管路9与水箱6连通，所述水环式真空泵4的循环水出口通过排水管路10与水箱6连通，所述水环式真空泵4的抽气口通过抽气管路12与煤矿的坑道连通，所述水环式真空泵4的排气口通过排气管路11与外界连通，所述水箱6上装设有净水装置7，所述净水装置7用于过滤水箱6中水的杂质，所述水箱6中装设有液位计、温度传感器和水质检测仪，所述液位计、温度传感器和水质检测仪与控制装置1电性连接。
所述水环式真空泵4的循环水进口安装有进水阀，所述水环式真空泵4的循环水出口安装有排水阀，所述水环式真空泵4的抽气口安装有进气阀，所述水环式真空泵4的排气口安装有排气阀，所述进水阀、排水阀、进气阀、排气阀都与控制装置1电性连接；
所述水环式真空泵4的抽气管路12上装设有CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器，CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器都与控制装置1电性连接；所述水环式真空泵4的循环水管道中装设有流量传感器、压力传感器、温度传感器，所述流量传感器、压力传感器、温度传感器和水质传感器与控制装置1电性连接。
所述泵站上装设有甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器，所述甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器与控制装置1电性连接，所述甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器分别用于监测泵站周围环境的甲烷浓度、温度和CO浓度。
所述泵站装设有抑爆装置，所述抑爆装置与控制装置1电性连接，所述抑爆装置能够抑制燃烧或爆炸火焰传播，当出现火源或发生爆炸事故时，抑爆装置通过火焰传感器及时检测到火源或者爆炸火焰信号，然后迅速喷射出灭火剂，扑灭火源或爆炸火焰，将爆炸抑制在始发阶段，起到阻断爆炸范围进一步扩大的作用。
所述水环式真空泵站由主电源51或备用电源52供电，当主电源51出现掉电欠压等情况时，自动切换至备用电源52工作，切换时间控制在2分钟以内。
具体工作方法：
电源自动切换：
当供电的电源5出现掉电，欠压情况时，自动切换至另一备用的电源5工作；
泵组自动切换：
当工作中的水环式真空泵4出现故障时，比如电机温度过高、电机电流异常、泵轴温度过高、循环水管路堵塞等，其对应的接触器3、进水阀、排水阀、进气阀、排气阀断开；
当工作中的水环式真空泵4需要检修时，其对应的变频器2降低输出频率，同时开启待机的水环式真空泵4的进水阀和排水阀，直至待机的水环式真空泵4中的循环水的流量达到设定值，然后开启待机的水环式真空泵4的进气阀和排气阀，然后将其频率提高至设定值，然后关闭待检修的水环式真空泵4的进气阀和排气阀，再关闭其进水阀和排水阀，切换成功；
实时变量监测：
实时通过泵站上的甲烷浓度传感器和温度传感器监测泵站周围环境的甲烷浓度和温度，当泵站周围环境的甲烷浓度达到报警值时,泵站发出报警，当泵站周围环境的甲烷浓度达到超限停机值时,控制装置1关闭泵站的进水阀、排水阀、进气阀、排气阀，然后关闭主电源51或备用电源52；
实时通过水环式真空泵4的抽气管路12内的CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器监测主管道内的气体变量，并上传至控制装置1，当水环式真空泵4的抽气管路12内的CO浓度达到24ppm的报警值时,泵站发出报警，当水环式真空泵4的抽气管路12内的CO浓度达到50ppm的超限停机值时,控制装置1关闭泵站的进水阀、排水阀、进气阀、排气阀，然后关闭主电源51或备用电源52；
实时通过水环式真空泵4的循环水管道中的流量传感器、压力传感器、温度传感器和水质传感器监测循环水的流量、压力、温度和水质，并上传至控制装置1,当水环式真空泵4的循环水管道中的水质传感器检测到循环水的水质有结晶等问题时，泵站发出报警。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站，其特征在于：
包括有控制装置(1)，所述控制装置(1)连接控制有若干台变频器(2)，
所述每个变频器(2)都连接控制有水环式真空泵(4)，每个水环式真空泵(4)与变频器(2)之间都安装有接触器(3)，所述接触器(3)的控制回路与控制装置(1)电性连接，
还包括有水箱(6)、进水管路(9)、排水管路(10)、排气管路(11)和抽气管路(12)，
所述水箱(6)上装设有补水管(8)，所述补水管(8)用于补充水箱(6)中的水，
所述水环式真空泵(4)的循环水进口通过进水管路(9)与水箱(6)连通，所述水环式真空泵(4)的循环水出口通过排水管路(10)与水箱(6)连通，所述水环式真空泵(4)的抽气口通过抽气管路(12)与煤矿的坑道连通，所述水环式真空泵(4)的排气口通过排气管路(11)与外界连通，
所述水箱(6)上装设有净水装置(7)，所述净水装置(7)用于过滤水箱(6)中水的杂质，所述水箱(6)中装设有液位计、温度传感器和水质检测仪，所述液位计、温度传感器和水质检测仪与控制装置(1)电性连接，
所述水环式真空泵(4)的循环水进口安装有进水阀，所述水环式真空泵(4)的循环水出口安装有排水阀，所述水环式真空泵(4)的抽气口安装有进气阀，所述水环式真空泵(4)的排气口安装有排气阀，所述进水阀、排水阀、进气阀、排气阀都与控制装置(1)电性连接，
所述泵站上装设有甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器，所述甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器与控制装置(1)电性连接，所述甲烷浓度传感器、温度传感器和CO传感器分别用于监测泵站周围环境的甲烷浓度、温度和CO浓度，
所述抽气管路(12)上装设有CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器，CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器都与控制装置(1)电性连接，
所述水环式真空泵(4)的循环水管道中装设有流量传感器、压力传感器、温度传感器，所述流量传感器、压力传感器、温度传感器和水质传感器与控制装置(1)电性连接，
所述泵站装设有抑爆装置，所述抑爆装置与控制装置(1)电性连接，所述抑爆装置能够抑制燃烧或爆炸火焰传播，
所述泵站由主电源(51)和备用电源(52)供电。
2.根据权利要求1所述的一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站的工作方法，其特征在于包括：
电源自动切换：
当供电的主电源(51)出现掉电，欠压情况时，自动切换至备用电源(52)工作；
泵组自动切换：
当工作中的水环式真空泵(4)出现故障时，其对应的接触器(3)、进水阀、排水阀、进气阀、排气阀断开，
当工作中的水环式真空泵(4)需要检修时，其对应的变频器(2)降低输出频率，同时开启待机的水环式真空泵(4)的进水阀和排水阀，直至待机的水环式真空泵(4)中的循环水的流量达到设定值，然后开启待机的水环式真空泵(4)的进气阀和排气阀，然后将其频率提高至设定值，然后关闭待检修的水环式真空泵(4)的进气阀和排气阀，再关闭其进水阀和排水阀，切换成功；
实时变量监测：
实时通过泵站上的甲烷浓度传感器和温度传感器监测泵站周围环境的甲烷浓度和温度，当泵站周围环境的甲烷浓度达到报警值时,泵站发出报警，当泵站周围环境的甲烷浓度达到超限停机值时,控制装置(1)关闭泵站的进水阀、排水阀、进气阀、排气阀，然后关闭主电源(51)或备用电源(52)，
实时通过水环式真空泵(4)的抽气管路(12)内的CO传感器、负压传感器、温度传感器、甲烷浓度传感器和流量传感器监测主管道内的气体变量，并上传至控制装置(1)，当水环式真空泵(4)的抽气管路(12)内的CO浓度达到报警值时,泵站发出报警，当水环式真空泵(4)的抽气管路(12)内的CO浓度达到超限停机值时,控制装置(1)关闭泵站的进水阀、排水阀、进气阀、排气阀，然后关闭主电源(51)或备用电源(52)，
实时通过水环式真空泵(4)的循环水管道中的流量传感器、压力传感器、温度传感器和水质传感器监测循环水的流量、压力、温度和水质，并上传至控制装置(1),当水环式真空泵(4)的循环水管道中的水质传感器检测到循环水的水质有问题时，控制装置(1)发出报警。
3.根据权利要求2所述的一种智能化煤矿瓦斯抽采泵站的工作方法，其特征在于包括：
所述水环式真空泵(4)的抽气管路(12)内的CO浓度的报警值为24ppm,
所述水环式真空泵(4)的抽气管路(12)内的CO浓度的超限停机值为50ppm。
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| 周小明: "陕西黄陵二号煤矿瓦斯抽采检测监控系统设计", no. 15, pages 161 * |
| 张隆科 等: "瓦斯监测分站主辅电源自动切换装置的研制与应用", no. 01, pages 39 - 41 * |
| 王祖迅: "无人值守瓦斯抽采泵站的设计", no. 04, pages 4 - 6 * |
| 秦玉忠: "瓦斯抽采泵站变频节能控制系统研究与实践", no. 07, pages 192 - 196 * |
| 肖开梓等: "《炼油厂油品储运技术与管理》", 北京：中国石化出版社, pages: 195 - 196 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112228328A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-15 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 双抽采泵热备切换方法 |
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