CN112628606A - 管道压力调节装置及管道压力调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道压力调节装置及管道压力调节方法，涉及充填管道的技术领域，包括：管道主体、增阻管道和卸压管道；通过在管道主体并联增阻管道，当料浆由于高落差在管道主体内表现出管输高压状态时，将料浆流入到增阻管道中，增阻段减少料浆的管输高压，防止爆管，并且当管道主体发生局部堵塞时，打开卸压管道，管道主体内的料浆通过卸压管道排出，有效防止堵管的情况发生，缓解了现有技术中存在的传统的充填管道减压方式单一，无法调控因局部堵塞导致的压力大，增大了堵管风险的发生概率的技术问题。

Description

管道压力调节装置及管道压力调节方法

技术领域

本发明涉及充填管道技术领域，尤其是涉及一种管道压力调节装置及管道压力调节方法。

背景技术

充填管道是充填料浆由地表输送至井下的通道，其具有随充填采场的不同而变化的特点，一般而言管输系统服务的采矿中段存在由浅而深的演化过程。当进行深部开采时，充填管道垂直深度较大，导致局部管道输送压力过大、管道磨损严重等问题，且易引起爆管等故障。

国内外矿山在管道增阻调压应用经验不足，目前应用比较广泛的是通过减压池、变径管输送、折返式管道布置等方法来减压。

但是，传统的减压方式调控单一，当充填管输系统发生局部堵塞导致的压力大，不能进行调控，反而可能增大堵管风险的发生概率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道压力调节装置及管道压力调节方法，以缓解现有技术中存在的传统的充填管道减压方式单一，无法调控因局部堵塞导致的压力大，增大了堵管风险的发生概率的技术问题。

第一方面，本发明提供的管道压力调节装置，包括：管道主体、增阻管道和卸压管道；

所述管道主体具有相互连通的料浆入口段和料浆出口段，所述增阻管道与所述料浆入口段并联连接，且所述增阻管道与所述料浆出口段连通，所述增阻管道具有增阻段，所述料浆入口段内的料浆能够进入到所述增阻段内，所述增阻段用于增加所述料浆的输送阻力；

所述卸压管道的一端与所述管道主体连通，所述管道主体内的料浆能够通过所述卸压管道排出。

在可选的实施方式中，

所述增阻段的内壁设置有用于增加流动阻力的来福线；

所述增阻段的形状为螺旋状。

在可选的实施方式中，

所述增阻管道沿着料浆的流动方向依次设置有增阻入口段电磁阀、增阻入口段压力变送器、增阻出口段压力变送器和增阻出口段电磁阀。

在可选的实施方式中，

所述管道主体沿着料浆的流动方向依次设置有主管入口段电磁阀、主管入口段压力变送器、主管出口段压力变送器和主管出口段电磁阀。

在可选的实施方式中，

所述卸压管道上设置有卸压电控阀；

所述卸压管道远离所述管道主体的一端与事故池连通。

在可选的实施方式中，

所述管道压力调节装置还包括清洗水管道；

所述清洗水管道分别与所述管道主体和所述增阻管道连通；

所述清洗水管道设置有主管清洗水进口电控阀和增阻清洗水进口电控阀。

在可选的实施方式中，

所述管道压力调节装置还包括排污管道；

所述排污管道分别与所述管道主体和所述增阻管道连通；

所述排污管道上设置有主管清洗水出口电控阀和增阻清洗水出口电控阀。

在可选的实施方式中，

所述管道压力调节装置还包括吊挂构件；

所述吊挂构件与所述增阻管道连接，所述吊挂构件配置为能够将所述增阻管道固定在硐室顶部。

在可选的实施方式中，

所述吊挂构件包括管卡和悬吊锚杆；

所述悬吊锚杆的一端与所述管卡连接，所述悬吊锚杆的另一端与所述硐室顶部连接，所述管卡具有能够限制所述增阻管道移动的固定区域。

第二方面，本发明提供的管道压力调节方法，包括以下步骤：

增阻步骤：打开增阻入口段电磁阀和增阻出口段电磁阀，关闭主管入口段电磁阀和主管出口段电磁阀；

减阻步骤：打开主管入口段电磁阀和主管出口段电磁阀，关闭增阻入口段电磁阀和增阻出口段电磁阀；

清洗步骤：当料浆流道由管道主体成功切换至增阻管道后，开启主管清洗水进口电控阀和主管清洗水出口电控阀，对管道主体进行清洗，清洗后分别关闭主管清洗水进口电控阀和主管清洗水出口电控阀；当料浆流道由增阻管道成功切换至管道主体后，开启增阻管清洗水进口电控阀和增阻管清洗水出口电控阀，对增阻管道进行清洗，清洗后分别关闭增阻管清洗水进口电控阀和增阻管清洗水出口电控阀；

卸压步骤：打开卸压电控阀，管道主体内的料浆通过所述卸压管道流入到事故池中。

本发明提供的管道压力调节装置，包括：管道主体、增阻管道和卸压管道；通过在管道主体并联增阻管道，当料浆由于高落差在管道主体内表现出管输高压状态时，将料浆流入到增阻管道中，增阻段减少料浆的管输高压，防止爆管，并且当管道主体发生局部堵塞时，打开卸压管道，管道主体内的料浆通过卸压管道排出，有效防止堵管的情况发生，缓解了现有技术中存在的传统的充填管道减压方式单一，无法调控因局部堵塞导致的压力大，增大了堵管风险的发生概率的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的管道压力调节装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的管道压力调节装置中料浆入口段的放大结构示意图；

图3为本发明实施例提供的管道压力调节装置中料浆出口段的放大结构示意图；

图4为本发明实施例提供的管道压力调节装置中卸压管道的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的管道压力调节装置中增阻段的内部示意图；

图6为本发明实施例提供的管道压力调节装置中增阻段的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的管道压力调节装置中吊挂构件的内部示意图；

图8为本发明实施例提供的管道压力调节装置中增阻管道和卸压管道的安装示意图；

图9为本发明实施例提供的管道压力调节装置中压力变送器的安装示意图。

图标：100-管道主体；110-料浆入口段；120-料浆出口段；130-主管入口段电磁阀；140-主管入口段压力变送器；150-主管出口段压力变送器；160-主管出口段电磁阀；200-增阻管道；210-增阻段；211-来福线；220-增阻入口段电磁阀；230-增阻入口段压力变送器；240-增阻出口段压力变送器；250-增阻出口段电磁阀；300-卸压管道；310-卸压电控阀；320-卸压压力变送器；400-清洗水管道；410-主管清洗水进口电控阀；420-增阻管清洗水进口电控阀；500-排污管道；510-主管清洗水出口电控阀；520-增阻管清洗水出口电控阀；600-吊挂构件；610-管卡；620-悬吊锚杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例提供的管道压力调节装置，包括：管道主体100、增阻管道200和卸压管道300；管道主体100具有相互连通的料浆入口段110和料浆出口段120，增阻管道200与料浆入口段110并联连接，且增阻管道200与料浆出口段120连通，增阻管道200具有增阻段210，料浆入口段110内的料浆能够进入到增阻段210内，增阻段210用于增加料浆的输送阻力；卸压管道300的一端与管道主体100连通，管道主体100内的料浆能够通过卸压管道300排出。

具体的，料浆输送管道通过三通与管道主体100和增阻管道200连接，当管道主体100内的压力在规定值内，料浆输送管道与管道主体100连通，料浆沿着管道主体100流动，当通过采场附近的压力监测值判断得出管输压力过大时，启动增阻程序，料浆输送管道与增阻管道200连通，料浆在增阻管道200中流动，朝向料浆出口段120流动，增阻段210增加料浆的输送阻力，减少料浆的流动速度，进而减少管输压力，从料浆出口段120排出。

当上游管道压力值逐渐升高，其下游管道压力值骤降，则说明料浆在此段管内流动过程中发生了局部堵塞，打开卸压管道300与管道主体100之间的连通，管道主体100内的料浆进入到卸压管道300内，通过卸压管道300排放到事故池中，有效防止堵管事故。

需要注意的是，增阻管道200和卸压管道300均可设置为一级或多级，多级增阻管道200和卸压管道300分级调控，根据实际情况是否需要启动二级或多级增阻管道200和卸压管道300，如图8所示，增阻管道200布置在充填竖直管道底部附近的减压硐室内，卸压管道300布置在距离充填竖直管道相对较远的充填水平管道上

本实施例提供的管道压力调节装置，包括：管道主体100、增阻管道200和卸压管道300；通过在管道主体100并联增阻管道200，当料浆由于高落差在管道主体100内表现出管输高压状态时，将料浆流入到增阻管道200中，增阻段210减少料浆的管输高压，防止爆管，并且当管道主体100发生局部堵塞时，打开卸压管道300，管道主体100内的料浆通过卸压管道300排出，有效防止堵管的情况发生，缓解了现有技术中存在的传统的充填管道减压方式单一，无法调控因局部堵塞导致的压力大，增大了堵管风险的发生概率的技术问题。

在上述实施例的基础上，如图5、图6所示，在可选的实施方式中，本实施例提供的管道压力调节装置中的增阻段210的内壁设置有用于增加流动阻力的来福线211；增阻段210的形状为螺旋状。

具体的，增阻段210的截面形状为螺旋状，其中，螺旋状呈环形布置，其中各环线可以在同一水平，也可不在同一水平，其环状大小依据所在减压硐室大小调整，并且，在增阻段210的管道内壁附有具有一定宽度及厚度的来福线211，以达到较大程度的增阻降压的目的。

需要注意的是，图6中的黑点示意为悬挂连接处，将增阻段210吊装。

在可选的实施方式中，增阻管道200沿着料浆的流动方向依次设置有增阻入口段电磁阀220、增阻入口段压力变送器230、增阻出口段压力变送器240和增阻出口段电磁阀250。

具体的，增阻管道200的两端分别为增阻入口段和增阻出口段，位于增阻入口段上的增阻入口段电磁阀220控制料浆是否进入到增阻段210中，增阻出口段电磁阀250控制料浆的从增阻段210中排出，增阻入口段压力变送器230、增阻出口段压力变送器240分别监测增阻入口段和增阻出口段处的料浆压力，压力变送器与管道之间的连接方式如图9所示，压力变送器使用金属垫片和连接套管的配合固定在管道上。

在可选的实施方式中，管道主体100沿着料浆的流动方向依次设置有主管入口段电磁阀130、主管入口段压力变送器140、主管出口段压力变送器150和主管出口段电磁阀160。

具体的，管道主体100分为主管入口段和主管出口段，位于主管入口段上的主管入口段电磁阀130控制料浆是否进入到管道主体100中，主管出口段电磁阀160控制料浆的从管道主体100中排出，主管入口段压力变送器140、主管出口段压力变送器150分别监测主管入口段和主管出口段处的料浆压力。

在可选的实施方式中，卸压管道300上设置有卸压电控阀310；卸压管道300远离管道主体100的一端与事故池连通。

具体的，管道主体100中段位置的压力变送器监测到的压力值将超过设定值，卸压电控阀310开启，随后关闭管道主体100上的流量电控阀，管道主体100内的料浆沿着卸压管道300流入到事故池中。

在可选的实施方式中，管道压力调节装置还包括清洗水管道400；清洗水管道400分别与管道主体100和增阻管道200连通；清洗水管道400设置有主管清洗水进口电控阀410和增阻管清洗水进口电控阀420。

具体的，在管道主体100和增阻管道200之间设置清洗水管道400，当料浆流道由管道主体100成功切换至增阻管道200后，打开清洗水管道400、主管清洗水进口电控阀410和主管清洗水出口电控阀510，清洗水管道400将清洗水输送到管道主体100内，冲洗管道主体100内的残余料浆由排污管道500排出；由增阻管道200切换回管道主体100后，打开清洗水管道400、增阻管清洗水进口电控阀420和增阻管清洗水出口电控阀520，清洗水管道400将清洗水输送到增阻管200内，冲洗增阻管200内的残余料浆由排污管道500排出。

在可选的实施方式中，管道压力调节装置还包括排污管道500；排污管道500分别与管道主体100和增阻管道200连通；排污管道500上设置有主管清洗水出口电控阀510和增阻管清洗水出口电控阀520。

具体的，当料浆流道在管道主体100和增阻管道200之间完成切换后，管道主体100和增阻管道200内的清洗水和料浆均通过排污管道500排出。

如图7所示，在可选的实施方式中，管道压力调节装置还包括吊挂构件600；吊挂构件600与增阻管道200连接，吊挂构件600配置为能够将增阻管道200固定在硐室顶部。

具体的，为了将增阻管道200固定在硐室顶部，在增阻管道200和硐室顶部之间设置吊挂构件600，吊挂构件600的一端与硐室顶部连接，另一端悬吊增阻管道200，进而将增阻管道200固定在硐室顶部。

在可选的实施方式中，吊挂构件600包括管卡610和悬吊锚杆620；悬吊锚杆620的一端与管卡610连接，悬吊锚杆620的另一端与硐室顶部连接，管卡610具有能够限制增阻管道200移动的固定区域。

具体的，悬吊锚杆620的一端固定在硐室顶部上，另一端与管卡610连接，利用管卡610将增阻管道200固定在固定区域内。

本实施例提供的管道压力调节方法，包括以下步骤：增阻步骤：打开增阻入口段电磁阀220和增阻出口段电磁阀250，关闭主管入口段电磁阀130和主管出口段电磁阀160；减阻步骤：打开主管入口段电磁阀130和主管出口段电磁阀160，关闭增阻入口段电磁阀220和增阻出口段电磁阀250；清洗步骤：当料浆流道由管道主体100成功切换至增阻管道200后，开启主管清洗水进口电控阀410和主管清洗水出口电控阀510，对管道主体100进行清洗，清洗后分别关闭主管清洗水进口电控阀410和主管清洗水出口电控阀510；当料浆流道由增阻管道200成功切换至管道主体100后，开启增阻管清洗水进口电控阀420和增阻管清洗水出口电控阀520，对增阻管道200进行清洗，清洗后分别关闭增阻管清洗水进口电控阀420和增阻管清洗水出口电控阀520；卸压步骤：打开卸压电控阀310，管道主体100内的料浆通过卸压管道300流入到事故池中。

完整操作过程叙述如下：当进行正常充填作业时，管道主体100上的阀门主管入口段电磁阀130、主管出口段电磁阀160处于开启状态，增阻管道200上的阀门增阻入口段电磁阀220、增阻出口段电磁阀250及清洗水管道400对应的阀门清洗水进口电控阀和增阻管清洗水进口电控阀420均处于关闭状态，此时充填料浆通过料浆入口端三通经管道主体100从主管出口段流出。

当随着充填管道的延伸，正常充填作业期间，此时通过主管入口段压力变送器140、主管出口段压力变送器150两个压力值便可计算出管道主体100的阻力损失值△A，当通过采场附近的压力监测值判断管输压力过大时，可启动一级增阻步骤，即依次开启阀门增阻入口段电磁阀220、增阻出口段电磁阀250，之后再关闭阀门主管入口段电磁阀130、主管出口段电磁阀160，并开启清洗水管道400对应阀门清洗水进口电控阀和增阻管清洗水进口电控阀420，对管道主体100进行清洗，待管道清洗完毕后关闭阀门清洗水进口电控阀和增阻管清洗水进口电控阀420。如此，则使得增阻段210由待用状态进入启用状态，实现了增阻降压；增阻段210的阻力损失值△B可通过增阻入口段压力变送器230、增阻出口段压力变送器240的两个压力值进行计算得出，则相比正常充填管道，增阻步骤实现的管道压力降低值即为△B-△A；以此决策是否需要启动二级或多级增阻管道200。需要说明的是，各级增阻管道200的增阻值，可设置为相同，也可设置为不同；当设置为相同时，二级及以上的增阻管道200也可考虑不安装压力监测装置。

当发现卸压管道300上的卸压压力变送器320中的压力监测值明显超过正常充填作业期间的压力值时，并同时伴有其上游管道压力值逐渐升高，其下游管道压力值骤降，则说明料浆在此段管内流动过程中发生了局部堵塞，此时可打开卸压电控阀310，并关闭流量电控阀，地表搅拌站停止下料并切换为清水，以排出自地表至堵塞位置管道内的料浆至事故池；之后再开启流量阀，继续用清水冲洗下一级管道内的料浆，防止堵管事故的发生。

通过联合使用增阻管道200和卸压管道300，可实现对充填管输系统不同原因下的高压力进行动态分级调控，以实现减缓管道高压力、高磨损，预防爆管、堵管故障的发生，实现充填管输系统的稳定运行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种管道压力调节装置，其特征在于，包括：管道主体(100)、增阻管道(200)和卸压管道(300)；

所述管道主体(100)具有相互连通的料浆入口段(110)和料浆出口段(120)，所述增阻管道(200)与所述料浆入口段(110)并联连接，且所述增阻管道(200)与所述料浆出口段(120)连通，所述增阻管道(200)具有增阻段(210)，所述料浆入口段(110)内的料浆能够进入到所述增阻段(210)内，所述增阻段(210)用于增加所述料浆的输送阻力；

所述卸压管道(300)的一端与所述管道主体(100)连通，所述管道主体(100)内的料浆能够通过所述卸压管道(300)排出。

2.根据权利要求1所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述增阻段(210)的内壁设置有用于增加流动阻力的来福线(211)；

所述增阻段(210)的形状为螺旋状。

3.根据权利要求1所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述增阻管道(200)沿着料浆的流动方向依次设置有增阻入口段电磁阀(220)、增阻入口段压力变送器(230)、增阻出口段压力变送器(240)和增阻出口段电磁阀(250)。

4.根据权利要求1所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述管道主体(100)沿着料浆的流动方向依次设置有主管入口段电磁阀(130)、主管入口段压力变送器(140)、主管出口段压力变送器(150)和主管出口段电磁阀(160)。

5.根据权利要求1所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述卸压管道(300)上设置有卸压电控阀(310)；

所述卸压管道(300)远离所述管道主体(100)的一端与事故池连通。

6.根据权利要求1所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述管道压力调节装置还包括清洗水管道(400)；

所述清洗水管道(400)分别与所述管道主体(100)和所述增阻管道(200)连通；

所述清洗水管道(400)设置有主管清洗水进口电控阀(410)和增阻管清洗水进口电控阀(420)。

7.根据权利要求6所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述管道压力调节装置还包括排污管道(500)；

所述排污管道(500)分别与所述管道主体(100)和所述增阻管道(200)连通；

所述排污管道(500)上设置有主管清洗水出口电控阀(510)和增阻管清洗水出口电控阀(520)。

8.根据权利要求1所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述管道压力调节装置还包括吊挂构件(600)；

所述吊挂构件(600)与所述增阻管道(200)连接，所述吊挂构件(600)配置为能够将所述增阻管道(200)固定在硐室顶部。

9.根据权利要求8所述的管道压力调节装置，其特征在于，

所述吊挂构件(600)包括管卡(610)和悬吊锚杆(620)；

所述悬吊锚杆(620)的一端与所述管卡(610)连接，所述悬吊锚杆(620)的另一端与所述硐室顶部连接，所述管卡(610)具有能够限制所述增阻管道(200)移动的固定区域。

10.一种管道压力调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

增阻步骤：打开增阻入口段电磁阀(220)和增阻出口段电磁阀(250)，关闭主管入口段电磁阀(130)和主管出口段电磁阀(160)，至此料浆流道由管道主体(100)切换至增阻管道(200)；

减阻步骤：打开主管入口段电磁阀(130)和主管出口段电磁阀(160)，关闭增阻入口段电磁阀(220)和增阻出口段电磁阀(250)，至此料浆流道由增阻管道(200)切换至管道主体(100)；

清洗步骤：当料浆流道由管道主体(100)成功切换至增阻管道(200)后，开启主管清洗水进口电控阀(410)和主管清洗水出口电控阀(510)，对管道主体(100)进行清洗，清洗后分别关闭主管清洗水进口电控阀(410)和主管清洗水出口电控阀(510)；当料浆流道由增阻管道(200)成功切换至管道主体(100)后，开启增阻管清洗水进口电控阀(420)和增阻管清洗水出口电控阀(520)，对增阻管道(200)进行清洗，清洗后分别关闭增阻管清洗水进口电控阀(420)和增阻管清洗水出口电控阀(520)；

卸压步骤：打开卸压电控阀(310)，管道主体(100)内的料浆通过卸压管道(300)流入到事故池中。

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