CN113090802A - 一种煤气管道u型水封控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤气管道U型水封控制系统及控制方法，煤气管道U型水封控制系统包括管路组件、探头组件、电磁阀组件和PLC控制器。管路组件包括进水管、排水管、高位溢流管和低位溢流管，探头组件包括均设置在高位溢流管上的第一探头和第二探头，第一探头用于监测U型管段内部的水位是否达到第一高度水位，第二探头用于监测U型管段内部的水位是否低于第二高位水位，第一高度水位位于第二高度水位的上方。电磁阀组件包括设置在进水管上的第一电磁阀以及第二电磁阀。第一探头、第二探头、第一电磁阀和第二电磁阀均与PLC控制器通信连接，PLC控制器能够控制第一电磁阀和第二电磁阀的启闭。其具有操控效率高和安全性能良好的特点。

Description

一种煤气管道U型水封控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及煤气管道隔断技术领域，尤其涉及一种煤气管道U型水封控制系统及控制方法。

背景技术

一般地，煤气柜区内的煤气管道设置有U型水封用于隔断煤气设施与主管网之间的连接，U型水封直径从1.2米到3.2米不等。煤气管道的U型水封是保证煤气储存、煤气运输等生产安全的重要部件。

现有技术中，煤气管道的U型水封采用人工手动操作阀门开、关进行补水，且现场无检测U型水封运行状态的装置。U型水封采用人工手动操控的方式存在以下不足：1、柜区内实现无人现场值守模式，U型水封的运行状态全靠操作人员定期现场巡检才知道其是否缺水；2、对U型水封进行开、关操作时，需要现场手动开关阀门进行补水或排水，而操作人员集中在集控中心距离操作现场较远，人工手动操作的方式效率较低，难以及时操控阀门开关，易使U型水封不能及时补水，从而导致煤气泄露；3、操控阀门开关时，要求操作人员具有较强的责任心，可靠性较低；4、柜区内属于重大危险源区域，操作人员需要经常进入柜区内，一旦运行的煤气设备、设施因老化等原因引起煤气泄漏，极容易发生煤气中毒的安全事故，存在着较大安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种煤气管道U型水封控制系统及控制方法，其具有操控效率高和安全性能良好的特点。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种煤气管道U型水封控制系统，包括：

管路组件，所述管路组件包括进水管、排水管、高位溢流管和低位溢流管，所述进水管与煤气管道中的U型管段连通，所述进水管用于向所述U型管段内部补水，所述高位溢流管的一端以及所述低位溢流管的一端均与所述U型管段的底部连通，所述高位溢流管的另一端以及所述低位溢流管的另一端均与所述排水管连通，所述高位溢流管位于所述低位溢流管的上方；

探头组件，所述探头组件包括均设置在所述高位溢流管上的第一探头和第二探头，所述第一探头用于监测所述U型管段内部的水位是否达到第一高度水位，所述第二探头用于监测所述U型管段内部的水位是否低于第二高位水位，所述第一高度水位位于所述第二高度水位的上方；

电磁阀组件，所述电磁阀组件包括设置在所述进水管上的第一电磁阀以及设置在所述低位溢流管上的第二电磁阀；

PLC控制器，所述第一探头、所述第二探头、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述PLC控制器通信连接，所述PLC控制器能够控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的启闭。

作为所述的煤气管道U型水封控制系统的一种优选的技术方案，所述探头组件还包括设置在所述高位溢流管上的第三探头，所述第三探头用于监测所述U型管段内部的水位是否低于第三高度水位，所述第三高度水位位于所述第一高度水位和所述第二高度水位之间，所述第三探头与所述PLC控制器通信连接，当所述第二电磁阀关闭时所述第三探头启动，当所述第二电磁阀开启时所述第三探头关闭。

作为所述的煤气管道U型水封控制系统的一种优选的技术方案，所述第一高度水位与所述第三高度水位之间的高度差为10cm。

作为所述的煤气管道U型水封控制系统的一种优选的技术方案，所述管路组件还包括连通管，所述连通管的一端与所述U型管段连接，所述连通管的另一端与所述高位溢流管远离所述排水管的一端以及所述低位溢流管远离所述排水管的一端连接。

作为所述的煤气管道U型水封控制系统的一种优选的技术方案，所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管和所述第二进水管分别与所述U型管段连通，所述第一电磁阀设置在所述第一进水管上，所述第二进水管上设置有强制控制阀。

作为所述的煤气管道U型水封控制系统的一种优选的技术方案，所述高位溢流管包括依次连通的第一管、第二管和第三管，所述第一管和所述第二管均竖直设置，所述第一管的上端与所述第三管的上端分别与所述第二管的相对两端连接，且所述第一管的下端与所述连通管和所述低位溢流管连接，所述第二管水平设置，所述第一探头、所述第二探头和第三探头均设置在所述第一管上，所述第三管远离所述第二管的一端与所述排水管连接。

作为所述的动模板支撑结构的一种优选的技术方案，还包括终端控制设备，所述终端控制设备分别与所述强制控制阀和第二电磁阀通信连接。

另一方面，还提供一种煤气管道U型水封控制系统的控制方法，向所述PLC控制器发出关闭所述U型管段的信号，所述PLC控制器所述第一电磁阀打开以及控制所述第二电磁阀关闭，将外部的水从所述进水管输入到所述U型管段的内部，使所述U型管段内部的水位上升至第一高度水位后，控制所述第一电磁阀关闭，以形成U型水封。

作为所述的煤气管道U型水封控制系统的控制方法的一种优选的技术方案，所述第二电磁阀关闭时，所述PLC控制器控制第三探头启动，利用所述第三探头监测所述U型管段内部的水位在设定时间段内是否低于第三高度液位，如果所述U型管段内部的水位在所述设定时间段内低于所述第三高度液位，则判断U型水封控制系统存在故障，对所述U型水封控制系统进行检修，以使所述U型水封控制系统能够正常补水。

作为所述的煤气管道U型水封控制系统的控制方法的一种优选的技术方案，若所述U型水封控制系统的故障无法及时恢复，则使用强制控制阀向所述U型管段内部补水。

本发明的有益效果为：此种结构的U型水封控制系统，第一探头和第二探头的设置，能够实时监测U型管道内部的水位，不需要工人定期到煤气柜区进行现场巡检，使工人远离危险源区域，有利于提高作业的安全性，此外，利用PLC控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀的启闭，不需要进入煤气柜区内部进行操控，提高了操作效率以及保证了工人的人身安全。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例所述煤气管道U型水封控制系统的结构示意图(U型水封投运时)。

图2为实施例所述煤气管道U型水封控制系统的结构示意图(U型水封投运解除时)。

图中：

100、煤气管道；200、U型管段；

1、进水管；101、第一进水管；102、第二进水管；103、第三进水管；2、第一电磁阀；3、强制控制阀；4、高位溢流管；401、第一管；402、第二管；403、第三管；5、排水管；6、低位溢流管；7、第一探头；8、第二探头；9、第三探头；10、第二电磁阀；11、连通管。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1和图2所示，图中的箭头为水流动的方向。本发明提供一种煤气管道U型水封控制系统。可以理解的是，煤气管道100上一般设置有U型管段200，向U型管段200内部补水，在U型管段200内部形成U型水封，通过U型水封能够将主煤气管道100隔断，将U型管段200内部的水排出能够解除煤气管道100的隔断。本实施例中的煤气管道U型水封控制系统主要是对U型管道内部的U型水封进行控制，以保证煤气存储和煤气运输的安全性。其中，煤气管道U型水封控制系统包括管路组件、探头组件、电磁阀组件以及PLC控制器。管路组件包括进水管1、排水管5、高位溢流管4和低位溢流管6，进水管1与煤气管道100中的U型管段200连通，进水管1用于向U型管段200内部补水，高位溢流管4的一端以及低位溢流管6的一端均与U型管段200的底部连通，高位溢流管4的另一端以及低位溢流管6的另一端均与排水管5连通，高位溢流管4位于低位溢流管6的上方。探头组件包括均设置在高位溢流管4上的第一探头7和第二探头8，第一探头7用于监测U型管段200内部的水位是否达到第一高度水位，第二探头8用于监测U型管段200内部的水位是否低于第二高位水位，第一高度水位位于第二高度水位的上方。电磁阀组件包括设置在进水管1上的第一电磁阀2以及设置在低位溢流管6上的第二电磁阀10。第一探头7、第二探头8、第一电磁阀2和第二电磁阀10均与PLC控制器通信连接，PLC控制器能够控制第一电磁阀2和第二电磁阀10的启闭。管路组件设置在U型管道的外部，由于高位溢流管4的一端与U型管段200连通，另一端通过排水管5与外部空气连通，使U型管段200与高位溢流管4形成连通器结构，因此利用高位溢流管4上的第一探头7和第二探头8能够监测到U型管内部的水位。本实施例中第一高度水位为U型水封投运时的运行状态下的最高水位，利用第一探头7监测U型管段200内部的水位是否达到第一高度水位，能够保证U型管段200的U型水封的水位高度达到要求，参照图1。第二高度水位为水封运投解除时的运行状态下的最低水位，在该水位下U型管段200的相对两端相连通，即U型管段200解除对煤气管道100的隔断，参照图2。将PLC控制器与第一探头7、第二探头8、第一电磁阀2和第二电磁阀10通信连接，能够直接通过控制器控制第一探头7、第二探头8、第一电磁阀2和第二电磁阀10的启动和关闭。当U型管段200关闭需要向U型管段200内部补水时，通过PLC控制器控制第一电磁阀2开启以及控制第二电磁阀10关闭，进水管1向U型管段200补水的同时，保证排水管5停止向U型管段200的外部排水，第一探头7检测到U型管道内部的水位达到第一高度水位后，PLC控制器控制第一电磁阀2关闭；当解除U型管段200内部的U型水封时，PLC控制器控制第二电磁阀10开启，使U型管段200内部的水通过排水管5排出到外部，当U型管段200内部的水位低于第二水位时，PLC控制器控制第二电磁阀10关闭。此种结构的U型水封控制系统，第一探头7和第二探头8的设置，能够实时监测U型管段200内部的水位，不需要工人定期到煤气柜区进行现场巡检，使工人远离危险源区域，有利于提高作业的安全性，此外，利用PLC控制器控制第一电磁阀2和第二电磁阀10的启闭，不需要进入煤气柜区内部进行操控，提高了操作效率以及保证了工人的人身安全。

探头组件还包括设置在高位溢流管4上的第三探头9，第三探头9用于监测U型管段200内部的水位是否低于第三高度水位，第三高度水位位于第一高度水位和第二高度水位之间，第三探头9与PLC控制器通信连接，当第二电磁阀10关闭时第三探头9启动，当第二电磁阀10开启时第三探头9关闭。U型水封控制系统具有五种状态，分别为水封投运时的运行状态、水封投运时的缺水状态、水封投运的故障状态、水封运投解除时的运行状态以及水封运投解除时的故障状态。具体地，水封投运时的运行状态指的是在U型管段200的关闭状态下，U型管段200内部的水位位于第一高度水位对应的位置上；水封投运时的缺水状态指的是在U型管段200的关闭状态下，U型管段200内部的水位位于第一高度水位的位置以下且不低于第三高度水位对应的位置；水封投运的故障状态指的是U型管段200的关闭状态下，U型管段200内部的水位位于第三高度水位对应的位置以下；水封运投解除时的运行状态，在U型管打开状态下，U型管段200内部的水位位于第二高度水位对应的位置上；水封运投解除时的故障状态指的是，在U型管打开状态下U型管段200内部的水位低于第二高度水位对应的位置上。当第二电磁阀10关闭时第三探头9启动，第三探头9对U型管的内部的水位进行监测，当第三探头9监测到U型管段200内部的液位高度低于第三高度水位时，PLC控制器认为U型水封控制系统存在水封投运的故障。第一探头7发生故障的情况下，能够通过第三探头9监测U型管段200内部的液位高度，以确保在水封投运时U型管段200内部的水位位于第三高度水位至上，从而确保对煤气管100的有效隔断，提供了煤气管道100U型水封控制系统的可靠性。

具体地，第一探头7、第二探头8和第三探头9均为液位检测器。

本实施例中，第一高度水位与第三高度水位之间的高度差为10cm。当然，在其他的实施例中，随着U型管段200尺寸大小的不同，也可灵活调整第一高度水位与第二高度水位之间的高度差。

一实施例中，管路组件还包括连通管11，连通管11的一端与U型管段200连接，连通管11的另一端与高位溢流管4远离排水管5的一端以及低位溢流管6远离排水管5的一端连接。连通管11的设置，便于将高位溢流管4和低位溢流管6与U型管段200连通。

具体地，高位溢流管4包括依次连通的第一管401、第二管402和第三管403，第一管401和第二管402均竖直设置，第一管401的上端与第三管403的上端分别与第二管402的相对两端连接，且第一管401远离第二管402的一端分别与连通管11和低水位溢流管连接，第二管402水平设置，第一探头7、第二探头8和第三探头9均设置在第一管401上，第三管403远离第二管402的一端与排水管5连接，此种结构的高位溢流管4，当第一探头7或PLC控制器出现故障而导致U型管段200内部的液位高于时，可通过高位溢流管4将U型管内部的水排出外部，以降低U型管段200内部的水位，避免U型管道内部的水流道煤气管100的其他部位。

另一实施例中，进水管1包括第一进水管101和第二进水管102，第一进水管101和第二进水管102分别与U型管段200连通，第一电磁阀2设置在第一进水管101上，第二进水管102上设置有强制控制阀3。当第一电磁阀2开启时，第一进水管101能够向U型管段200内部输水，当强制控制阀3开启时，第二进水管102能够向U型管段200内部输入。强制控制阀3的设置，在第一电磁阀2发生故障而导致无法开启的情况下，能够临时启用强制控制阀3，保证U型管段200内部正常补水。

具体地，进水管1还包括第三进水管103，第一进水管101和第二进水管102均通过第三进水管103与U型管段200的内部连通，第三进水管103远离第一进水管101或第二进水管102的一端与U型管段200的上端连接。将第三进水管103与U型管段200的上端连接，避免U型管段200内部的水倒流到进水管1中。

其中，煤气管道U型水封控制系统还包括终端控制设备，终端控制设备分别与强制控制阀3和第二电磁阀10通信连接。在PLC控制器出现故障而导致无法正常操控第一电磁阀2和第二电磁阀10的情况下，能够利用终端控制设备控制强制控制阀3实现U型管段200内部补水，以及能够利用终端控制设备控制第二电磁阀10实现U型管段200内部排水，以保证U型管段200内部的水封运投或水封投运解除。终端设备控制器的设置，能够对强制控制阀3和第二电磁阀10的远程操作。在实际在操作时，还可以对强制控制阀3和第二电磁阀10进行现场操控，提高操控的灵活度。本实施例中，终端控制设备为电脑。

另一实施例中，还提供一种煤气管道U型水封控制系统的控制方法，向PLC控制器发出关闭U型管段200的信号，PLC控制器第一电磁阀2打开以及控制第二电磁阀10关闭，将外部的水从进水管1输入到U型管段200的内部，使U型管段200内部的水位上升至第一高度水位后，控制第一电磁阀2关闭，以形成U型水封，参照图1。由于本控制方法中，第一电磁阀2和第二电磁阀10的开启或关闭通过PLC控制器，不需要工人到现场进行操控，不仅提高了操控的效率，而且提升了操控的安全性。

第二电磁阀10关闭时，PLC控制器控制第三探头9启动，利用第三探头9监测U型管段200内部的水位在设定时间段内是否低于第三高度液位，如果U型管段200内部的水位在设定时间段内低于第三高度液位，则判断U型水封控制系统存在故障，对U型水封控制系统进行检修，以使U型水封控制系统能够正常补水。本实施例中，设定时间段为3s。可以理解的是，对U型管段200内部正补水时，U型管段200内部的液位由第二高度水位升至第一高度水位所需要的时间为3s,如果超过了3sU型管段200内部的液位仍然达到第一高度水位时，PLC控制器则认为U型水封系统故障。此时需要人工排水封运投故障，使U型水封控制系统继续工作。

若U型水封控制系统的故障无法及时恢复，则使用强制控制阀3向U型管段200内部补水，通过强制控制阀3将第二进水管102打开，能够在紧急情况下保证U型水封系统继续工作，在不延误U型水封系统正常工作的情况下，为U型水封系统争取更长的时间排出故障。

当U型管段200内部的液位持续对于第二高度水位时，PLC控制器则认为U型水封控制系统存在故障,可能发生了水封被煤气压力冲开而导致煤气泄漏的安全事故，U型水封控制提醒电脑监控人员，此时U型水封控制系统需要人工排除故障后方可继续工作。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤气管道U型水封控制系统，其特征在于,包括：

管路组件，所述管路组件包括进水管、排水管、高位溢流管和低位溢流管，所述进水管与煤气管道中的U型管段连通，所述进水管用于向所述U型管段内部补水，所述高位溢流管的一端以及所述低位溢流管的一端均与所述U型管段的底部连通，所述高位溢流管的另一端以及所述低位溢流管的另一端均与所述排水管连通，所述高位溢流管位于所述低位溢流管的上方；

探头组件，所述探头组件包括均设置在所述高位溢流管上的第一探头和第二探头，所述第一探头用于监测所述U型管段内部的水位是否达到第一高度水位，所述第二探头用于监测所述U型管段内部的水位是否低于第二高位水位，所述第一高度水位位于所述第二高度水位的上方；

电磁阀组件，所述电磁阀组件包括设置在所述进水管上的第一电磁阀以及设置在所述低位溢流管上的第二电磁阀；

PLC控制器，所述第一探头、所述第二探头、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述PLC控制器通信连接，所述PLC控制器能够控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的启闭。

2.根据权利要求1所述的煤气管道U型水封控制系统，其特征在于，所述探头组件还包括设置在所述高位溢流管上的第三探头，所述第三探头用于监测所述U型管段内部的水位是否低于第三高度水位，所述第三高度水位位于所述第一高度水位和所述第二高度水位之间，所述第三探头与所述PLC控制器通信连接，当所述第二电磁阀关闭时所述第三探头启动，当所述第二电磁阀开启时所述第三探头关闭。

3.根据权利要求2所述的煤气管道U型水封控制系统，其特征在于，所述第一高度水位与所述第三高度水位之间的高度差为10cm。

4.根据权利要求2所述的煤气管道U型水封控制系统，其特征在于，所述管路组件还包括连通管，所述连通管的一端与所述U型管段连接，所述连通管的另一端与所述高位溢流管远离所述排水管的一端以及所述低位溢流管远离所述排水管的一端连接。

5.根据权利要求1所述的煤气管道U型水封控制系统，其特征在于，所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管和所述第二进水管分别与所述U型管段连通，所述第一电磁阀设置在所述第一进水管上，所述第二进水管上设置有强制控制阀。

6.根据权利要求4所述的煤气管道U型水封控制系统，其特征在于，所述高位溢流管包括依次连通的第一管、第二管和第三管，所述第一管和所述第二管均竖直设置，所述第一管的上端与所述第三管的上端分别与所述第二管的相对两端连接，且所述第一管的下端与所述连通管和所述低位溢流管连接，所述第二管水平设置，所述第一探头、所述第二探头和第三探头均设置在所述第一管上，所述第三管远离所述第二管的一端与所述排水管连接。

7.根据权利要求5所述的煤气管道U型水封控制系统，其特征在于，还包括终端控制设备，所述终端控制设备分别与所述强制控制阀和第二电磁阀通信连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的煤气管道U型水封控制系统的控制方法，其特征在于，向所述PLC控制器发出关闭所述U型管段的信号，所述PLC控制器所述第一电磁阀打开以及控制所述第二电磁阀关闭，将外部的水从所述进水管输入到所述U型管段的内部，使所述U型管段内部的水位上升至第一高度水位后，控制所述第一电磁阀关闭，以形成U型水封。

9.根据权利要求8所述的煤气管道U型水封控制系统的控制方法，其特征在于，所述第二电磁阀关闭时，所述PLC控制器控制第三探头启动，利用所述第三探头监测所述U型管段内部的水位在设定时间段内是否低于第三高度液位，如果所述U型管段内部的水位在所述设定时间段内低于所述第三高度液位，则判断U型水封控制系统存在故障，对所述U型水封控制系统进行检修，以使所述U型水封控制系统能够正常补水。

10.根据权利要求9所述的煤气管道U型水封控制系统的控制方法，其特征在于，若所述U型水封控制系统的故障无法及时恢复，则使用强制控制阀向所述U型管段内部补水。

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