CN114653234A - 一种稳定气源的智能混配系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿瓦斯利用领域，涉及一种稳定气源的智能混配系统及方法，包括混配器，分别与混配器连通的两条进气管路，以及与该混配器通过出气管路连通的用气设备；进气管路与出气管路上还分别安装有传感器与执行器，传感器与执行器还连通有智能控制系统。本发明采用智能控制系统开放阀门，进行气源调配，从而满足稳定原料气浓度；解决气体混配过程中存在的压力损失大、混配精度低的技术难题，为发电机组提供了稳定的气源，即实现了原料煤层气的稳浓。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯利用领域，涉及一种稳定气源的智能混配系统及方法。
背景技术
根据抽采煤层气规模及煤层气浓度，目前我国的煤层气利用方式主要有：将高浓度煤层气(甲烷浓度＞80％)通过管网集输直接供给下游民用或工业用；中浓度煤层气(甲烷浓度介于30％～80％)通过浓缩集成制CNG、LNG或高浓度煤层气直接发电；低浓度煤层气(甲烷浓度介于10％～30％)通过直接发电加以利用，而极低浓度煤层气(甲烷浓度＜10％)主要通过蓄热氧化、燃烧等形式就地利用。
在瓦斯利用和化工合成等相关领域，经常需要将两种高低不同浓度值的气体进行充分混合，等到工艺要求的浓度稳定的混合气体，但现有的混合技术方案大多停留在手动控制阶段，致使气体混配过程中，压力损失大、混配精度低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种稳定气源的智能混配系统及方法，解决气体混配过程中存在的压力损失大、混配精度低的技术难题，为发电机组提供稳定的气源。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种稳定气源的智能混配系统，包括混配器，分别与混配器连通的两条进气管路，以及与该混配器通过出气管路连通的用气设备；进气管路与出气管路上还分别安装有传感器与执行器，传感器与执行器还连通有智能控制系统。
可选的，进气管路沿气体进口至混配器依次设置有浓度传感器、流量计以及调节阀。
可选的，出口管路沿混配器至用气设备依次设置有甲烷传感器、流量计以及切断阀。
可选的，流量计采用超声波气体流量计。
可选的，混配器内部装有螺旋叶片，实现对气体的扰流和充分混合。
一种稳定气源的智能混配方法，适用于如上述的一种稳定气源的智能混配系统，包括以下步骤：
S1，高浓度气体A与低浓度气体B分别通过进气管路进入混配器中，通过智能控制系统根据传感器反馈的信号，从而通过控制执行器调整进入混配器的高浓度气体A与低浓度气体B的比例；
S2，高浓度气体A与低浓度气体B在混配器的内腔中混合，通过混配器内部的螺旋叶片实现对气体的扰流和充分混合；
S3，混合均匀后的气体经过出气管路输送到后端的用气设备上。
可选的，传感器是对气体组分、流量、压力参数的测定，并将测得的参数通过电信号输入智能控制系统中。
可选的，智能控制系统实现对测量参数的读取，存储，分析，并输出控制信号驱动执行器，实现对流量、浓度的控制。
可选的，当混合后的浓度超限时，切断阀快速关闭，防止混合气进入后端用气设备。
本发明的有益效果在于：本发明一种稳定气源的智能混配系统及方法，采用智能控制系统开放阀门，进行气源调配，从而满足稳定原料气浓度；解决气体混配过程中存在的压力损失大、混配精度低的技术难题，为发电机组提供了稳定的气源，即实现了原料煤层气的稳浓。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的智能控制原理图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种稳定气源的智能混配系统，包括混配器，分别与混配器连通的两条进气管路，以及与该混配器通过出气管路连通的用气设备，混配器内部装有螺旋叶片，实现对气体的扰流和充分混合；进气管路与出气管路上还分别安装有传感器与执行器，传感器与执行器还连通有智能控制系统，进气管路沿气体进口至混配器依次设置有浓度传感器、流量计以及调节阀，出口管路沿混配器至用气设备依次设置有甲烷传感器、流量计以及切断阀。
在本实施例中，流量计采用超声波气体流量计，采用快速反应的浓度传感器和高精度的超声波气体流量计，为高精度的智能控制提供及时可靠的数据。
一种稳定气源的智能混配方法，适用于如上述的一种稳定气源的智能混配系统，包括以下步骤：
S1，高浓度气体A与低浓度气体B分别通过进气管路进入混配器中，通过智能控制系统根据传感器反馈的信号，从而通过控制执行器调整进入混配器的高浓度气体A与低浓度气体B的比例；
S2，高浓度气体A与低浓度气体B在混配器的内腔中混合，通过混配器内部的螺旋叶片实现对气体的扰流和充分混合；
S3，混合均匀后的气体经过出气管路输送到后端的用气设备上。
在本实施例中，传感器是对气体组分、流量、压力参数的测定，并将测得的参数通过电信号输入智能控制系统中；智能控制系统实现对测量参数的读取，存储，分析，并输出控制信号驱动执行器，实现对流量、浓度的控制。
在本实施例中，当混合后的浓度超限时，切断阀快速关闭，防止混合气进入后端用气设备。
在本实施例中，智能控制系统采用变速积分PID控制代替传统的PID控制，采用串级比例双辅助回路PID控制方式，实现对流量和浓度的精确控制。
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 (9)
1.一种稳定气源的智能混配系统，其特征在于：包括混配器，分别与混配器连通的两条进气管路，以及与该混配器通过出气管路连通的用气设备；
进气管路与出气管路上还分别安装有传感器与执行器，传感器与执行器还连通有智能控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种稳定气源的智能混配系统，其特征在于：进气管路沿气体进口至混配器依次设置有浓度传感器、流量计以及调节阀。
3.根据权利要求2所述的一种稳定气源的智能混配系统，其特征在于：出口管路沿混配器至用气设备依次设置有甲烷传感器、流量计以及切断阀。
4.根据权利要求3所述的一种稳定气源的智能混配系统，其特征在于：流量计采用超声波气体流量计。
5.根据权利要求1所述的一种稳定气源的智能混配系统，其特征在于：混配器内部装有螺旋叶片，实现对气体的扰流和充分混合。
6.一种稳定气源的智能混配方法，适用于如权利要求1～5任一所述的一种稳定气源的智能混配系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1，高浓度气体A与低浓度气体B分别通过进气管路进入混配器中，通过智能控制系统根据传感器反馈的信号，从而通过控制执行器调整进入混配器的高浓度气体A与低浓度气体B的比例；
S2，高浓度气体A与低浓度气体B在混配器的内腔中混合，通过混配器内部的螺旋叶片实现对气体的扰流和充分混合；
S3，混合均匀后的气体经过出气管路输送到后端的用气设备上。
7.根据权利要求6所述的一种稳定气源的智能混配方法，其特征在于：传感器是对气体组分、流量、压力参数的测定，并将测得的参数通过电信号输入智能控制系统中。
8.根据权利要求6所述的一种稳定气源的智能混配方法，其特征在于：智能控制系统实现对测量参数的读取，存储，分析，并输出控制信号驱动执行器，实现对流量、浓度的控制。
9.根据权利要求6所述的一种稳定气源的智能混配方法，其特征在于：当混合后的浓度超限时，切断阀快速关闭，防止混合气进入后端用气设备。
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