CN117510017A - 一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤泥固液分离脱水技术领域，具体公开提供的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，该系统包括：通过煤泥固液分离装置对煤水混合物进行实时分离，实现资源的高效利用，降低废水排放量和废物处理成本，大大减少分离处理时间和人力成本，并提高生产效率。在对煤水混合物进行固液分离时实时记录煤泥固体质量和滤水质量，及时监测煤泥和水分离的效果，精确控制分离过程中的操作参数，确保分离效果稳定可靠。通过分析煤泥分离效果，及时发现分离过程中存在的故障问题并进行相应维护，避免煤泥分离脱水过程中出现分离不彻底问题，同时防止设备受到进一步损坏，延长设备的使用寿命，提高设备的稳定性。

Description

一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统

技术领域

本发明属于煤矿井下煤泥脱水设备领域，涉及到一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统。

背景技术

煤泥固液分离是指将混合了水和煤泥的悬浮液，通过物理、化学等方法，将其中的固体颗粒与液体分离开来的过程。煤泥中含有大量的水分，通过固液分离可以有效地将其中的水分分离出来，实现脱水的目的，脱水后的煤泥体积减小，可以降低存储、运输成本，同时固体颗粒可以进一步进行处理，例如干燥、热解、燃烧等，将废弃物转化为资源，从而减少对环境的污染，以及提高能源的有效利用率。此外分离出的清水可以进行回收利用，减少废水的排放量，这样不仅节约了水资源，还减少了对周边水体的污染。

目前，针对煤矿井下煤水混合物的分离提取方式为：水力冲孔卸煤产出大量煤水混合物后，将煤水混合物排入至沉淀池进行自然沉淀，在沉淀一段时间后，排掉沉淀池上层清水，然后通过沉淀后煤泥高度与沉淀池尺寸计算煤泥总体积，按体积估算煤泥总重量，最后通过人工或钩机将沉淀池底部煤泥清运到皮带。

上述处理方式的缺陷之处在于：(1)由于沉淀池容积有限，只能容纳少量的煤水混合物，导致需要进行频繁的倒排和清理，增加了工作量和时间成本。此外，由于沉淀静置时间长，也严重限制了煤泥固液分离脱水的工作效率。

(2)由于无法精确计量煤泥的重量，估算煤泥体积可能会引入一定误差，随着误差次数累积增多，导致最终结果的准确性下降，且沉淀所得煤泥固体中含水量较高，在后续煤泥固体处理过程中容易出现的成分流失问题，进而导致煤泥计算结果准确性受到影响，企业产煤经济效益也难以得到有效保证。

(3)由于煤泥的粘度较大，需要通过人工清运到皮带进行处理，清运过程需要更多的人工劳动力来完成，且煤泥的黏附性会导致清运速度变慢，这将增加整个处理过程的时间，延长的时间可能会对后续工序产生影响，导致整体生产效率降低。此外，由于清运时间延长，可能需要增加设备的使用时间，从而增加能源和维护成本。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，该系统包括：振动幅度控制模块，用于将煤水混合物投入固液分离装置，获取煤水混合物的总重量和体积，确定固液分离装置的适宜振动幅度，振动筛分得到初滤水和初滤固体。

压力控制模块，用于获取初滤水质量和初滤固体质量，并监测初滤水粘稠性和出水流量，确定压力泵的施加压力，通过压力泵将初滤水推向旋流器。

二次脱水分离控制模块，用于获取装置水箱设计参数，确定旋流器指定旋转速度，并对旋流器旋转速度进行实时调整，进而通过旋流器进行二次固液分离脱水，得到外排滤水和二次分离煤泥固体。

排料控制模块，用于将二次分离煤泥固体输送至暂存料斗，实时监测暂存料斗内煤泥固体总重量，当煤泥固体总重量达到设定重量值时，对暂存料斗内煤泥固体进行排料。

分离装置维护管理模块，用于检测暂存料斗内煤泥固体干度，计算煤泥分离效果评估系数，判断是否需要对分离装置进行维护，当需要进行维护管理时，确定相应的维护措施。

信息存储库，用于存储振动电机在各初级振动幅度下适配的煤水混合物密度区间，存储压力泵对应的出水流量-压力变化曲线。

具体示例，所述确定固液分离装置的适宜振动幅度相应步骤包括：将煤水混合物的总重量和体积代入密度计算公式得到煤水混合物密度，将煤水混合物密度与振动电机在各初级振动幅度下适配的煤水混合物密度区间进行对比，从中筛选出煤水混合物密度对应的振动电机初级振动幅度，记为F₀。

振动筛按振动电机初级振动幅度对煤水混合物进行初次过滤后，检测振动筛上剩余煤水混合物重量，当剩余煤水混合物重量超过剩余煤水混合物重量的预设值时，以作为振动电机的振动幅度变更调整值，对振动电机的振动幅度进行变更调整，m_余表示振动筛对应当前剩余煤水混合物重量，m_预表示剩余煤水混合物重量的预设值，γ₀表示预置单位煤水混合物重量比值对应振动幅度变更调整值，进而确定固液分离装置的适宜振动幅度F＝ΔF+F₀。

具体示例，所述确定压力泵的施加压力，方法为：通过安装在装置水箱内壁上的黏度计检测初滤水粘稠度，并通过流量计获取初滤水出水流量，计算初滤水粘稠度对压力泵的推力影响系数其中，δ表示初滤水粘稠度，δ'表示设定的初滤水参照粘稠度，/>表示设定的偏差调整系数，e为自然常数。

获取压力泵对应的出水流量-压力变化曲线，从出水流量-压力变化曲线中提取初滤水出水流量对应的压力值，进而确定压力泵的施加压力P＝P₀+ε*ΔP,P₀表示初滤水出水流量对应的压力值，ΔP表示设定的单位推力影响系数对应的压力调控值。

具体示例，所述装置水箱设计参数为压力泵与旋流器间输送接口面积。

具体示例，所述获取旋流器指定旋转速度的获取方式为：将压力泵与旋流器间输送接口面积记为A，获取在压力泵的施加压力下初滤水对应单位时间进口流量Q，进而计算旋流器指定旋转速度式中υ'表示设定初始旋转速度，q表示预设进口流量，n1、n2分别表示进口流量、初滤水粘稠度对应的评估占比权重。

具体示例，所述对旋流器旋转速度进行实时调整相应步骤如下：旋流器按指定旋转速度运行后，获取单位时间内旋流器二次固液分离脱水得到的外排滤水质量和二次分离煤泥固体质量，计算得到单位时间内旋流器固液分离系数。

提取指定时间范围，根据单位时间内旋流器固液分离系数的计算方式，同理计算得到指定时间范围内各单位时间对应的旋流器固液分离系数K_i，i为单位时间编号，i＝1,2,...,f，计算旋流器在指定时间范围内的分离稳定性系数K_(i+1)表示第i+1个单位时间对应的旋流器固液分离系数，Δk表示相邻单位时间的固液分离系数对应指定浮动变化允许值，f表示单位时间编号，ζ₀表示设定的分离稳定性系数修正因子。

将旋流器在指定时间范围内的分离稳定性系数与设定的分离稳定性系数阈值作差，若作差结果值小于0，则计算旋流器旋转速度确定值υ₀＝υ*(1+ψ₀-ψ)，进而对旋流器旋转速度进行实时调整，ψ₀表示设定的分离稳定性系数阈值。

具体示例，所述判断是否需要对分离装置进行维护的判断方式为：对暂存料斗图像进行采集，计算暂存料斗内煤泥固体干度G。

获取暂存料斗内煤泥固体总重量，将其加上外排滤水质量得到煤水筛分总质量，进而将煤水筛分质量与煤水混合物的总质量进行对比作差，得到煤水分离质量差值Δm。

计算煤泥分离效果评估系数其中，g'、m'分别表示煤泥固体干度和煤水分离质量差值对应的评估指标值，θ表示煤泥分离效果评估修正因子。

将煤泥分离效果评估系数与设定的分离效果评估系数阈值进行作差，若所得效果评估系数差值超过设定的误差允许值，则需要对分离装置进行维护，进而确定相应的维护措施。

具体示例，所述维护措施确定内容包括：Z1、将煤水混合物密度记为ρ,计算煤泥固体干度评估指标值 表示设定的煤水混合物分离成分比率，进而将暂存料斗内煤泥固体干度与煤泥固体干度评估指标值进行对比，若暂存料斗内煤泥固体干度小于煤泥固体干度评估指标值，则对暂存料斗内煤泥固体执行加热措施。

Z2、将二次固液分离脱水后监测的暂存料斗内煤泥固体总重量减去初滤固体质量得到二次分离煤泥固体质量，将二次分离煤泥固体质量与初滤水质量对应比值记为旋流器分离效率，进而将旋流器分离效率与预置的旋流器参照分离效率进行对比，若旋流器分离效率大于预置的旋流器参照分离效率，则对旋流器进行设备维护。

Z3、获取外排滤水总体积和质量，计算外排滤水的浑浊度Cd，据此分析装置水箱内煤泥物堆积指数Cd'表示外排滤水的参照浑浊度，/>表示设定的分离效果评估系数阈值，τ表示堆积指数对应的设定修正比例，进而将装置水箱内煤泥物堆积指数与煤泥物堆积指数预设值进行对比，若装置水箱内煤泥物堆积指数小于煤泥物堆积指数预设值，则对装置水箱进行清理维护。

具体示例，所述外排滤水的浑浊度的内容包括：采集外排滤水的水样，记录采集水样体积，使用悬浮颗粒物计数器测量外排滤水中的悬浮颗粒物数量，将悬浮颗粒物数量除以采集水样体积，得到外排滤水中悬浮颗粒物的浓度C₀,进而计算外排滤水中悬浮颗粒物占比因子其中，V_外表示外排滤水总体积，V_样表示采集水样体积，C'表示设定的参照浓度。

由分析公式得到外排滤水的浑浊度，其中λ表示旋流器分离效率，/>λ'分别表示预置的悬浮颗粒物占比因子和旋流器参照分离效率，x、y分别表示悬浮颗粒物占比因子、旋流器分离效率对应的设定权衡系数，且x＞0、y＞0。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过煤泥固液分离装置对煤水混合物进行实时分离，可以有效地将煤泥与水进行分离，使得煤泥中的有价值的煤炭等资源得以回收，实现资源的高效利用，降低废水排放量和废物处理成本，大大减少了传统分离方法中的处理时间和人力成本，提高了生产效率。

(2)本发明在对煤水混合物进行固液分离时实时记录煤泥固体质量和滤水质量，可以及时监测煤泥和水分离的效果，有助于控制分离过程中的参数和操作，确保分离效果稳定和可靠。

(3)本发明通过分析煤泥分离效果，及时发现分离过程中存在的故障问题并进行相应维护，煤泥分离作为生产中重要的一环，若出现设备故障导致分离不彻底问题，会给后续生产环节带来影响，影响生产质量，故而及时采取维护措施修复故障，有助于避免生产质量问题，同时可以防止设备受到进一步损坏，延长设备的使用寿命，提高设备的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明系统模块连接示意图。

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做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。

请参阅图1所示，本发明提供了一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，该系统包括：振动幅度控制模块、压力控制模块、二次脱水分离控制模块、排料控制模块、分离装置维护管理模块、信息存储库。所述振动幅度控制模块与压力控制模块连接，压力控制模块与二次脱水分离控制模块连接，二次脱水分离控制模块与排料控制模块连接，排料控制模块与分离装置维护管理模块连接，信息存储库分别与振动幅度控制模块、压力控制模块、分离装置维护管理模块连接。

所述振动幅度控制模块用于将煤水混合物投入固液分离装置，获取煤水混合物的总重量和体积，确定固液分离装置的适宜振动幅度，振动筛分得到初滤水和初滤固体。

上述所述振动筛分得到的初滤水通过振动筛过滤至装置水箱内，装置水箱内安装有压力泵，压力泵将初滤水泵入旋流器进行二次筛分，而振动筛筛分得到的初滤固体通过导流板引流到暂存料斗内。

本发明具体实施例中，所述确定固液分离装置的适宜振动幅度相应步骤包括：将煤水混合物的总重量和体积代入密度计算公式得到煤水混合物密度，将煤水混合物密度与振动电机在各初级振动幅度下适配的煤水混合物密度区间进行对比，从中筛选出煤水混合物密度对应的振动电机初级振动幅度，记为F₀。

振动筛按振动电机初级振动幅度对煤水混合物进行初次过滤后，检测振动筛上剩余煤水混合物重量，当剩余煤水混合物重量超过剩余煤水混合物重量的预设值时，以作为振动电机的振动幅度变更调整值，对振动电机的振动幅度进行变更调整，m_余表示振动筛对应当前剩余煤水混合物重量，m_预表示剩余煤水混合物重量的预设值，γ₀表示预置单位煤水混合物重量比值对应振动幅度变更调整值，进而确定固液分离装置的适宜振动幅度F＝ΔF+F₀。

所述压力控制模块用于获取初滤水质量和初滤固体质量，并监测初滤水粘稠性和出水流量，确定压力泵的施加压力，通过压力泵将初滤水推向旋流器。

本发明具体实施例中，所述确定压力泵的施加压力，方法为：通过安装在装置水箱内壁上的黏度计检测初滤水粘稠度，并通过流量计获取初滤水出水流量，计算初滤水粘稠度对压力泵的推力影响系数其中，δ表示初滤水粘稠度，δ'表示设定的初滤水参照粘稠度，/>表示设定的偏差调整系数，e为自然常数。

获取压力泵对应的出水流量-压力变化曲线，从出水流量-压力变化曲线中提取初滤水出水流量对应的压力值，进而确定压力泵的施加压力P＝P₀+ε*ΔP,P₀表示初滤水出水流量对应的压力值，ΔP表示设定的单位推力影响系数对应的压力调控值。

所述二次脱水分离控制模块用于获取装置水箱设计参数，确定旋流器指定旋转速度，并对旋流器旋转速度进行实时调整，进而通过旋流器进行二次固液分离脱水，得到外排滤水和二次分离煤泥固体。

本发明具体实施例中，所述装置水箱设计参数为压力泵与旋流器间输送接口面积。

本发明又一具体实施例中，所述获取旋流器指定旋转速度的获取方式为：将压力泵与旋流器间输送接口面积记为A，从压力-流速关系模型中提取得到压力泵的施加压力对应初滤水单位时间进口流速υ_进，计算在压力泵的施加压力下初滤水对应单位时间进口流量Q＝A*υ_进，进而计算旋流器指定旋转速度式中υ'表示设定初始旋转速度，q表示预设进口流量，n1、n2分别表示进口流量、初滤水粘稠度对应的评估占比权重。

本发明又一具体实施例中，所述对旋流器旋转速度进行实时调整相应步骤如下：旋流器按指定旋转速度运行后，获取单位时间内旋流器二次固液分离脱水得到的外排滤水质量和二次分离煤泥固体质量，计算得到单位时间内旋流器固液分离系数ΔM_水、ΔM_煤分别表示单位时间内旋流器二次固液分离脱水得到的外排滤水质量和二次分离煤泥固体质量，ρ'表示装置水箱内初滤水密度。

其中装置水箱内初滤水密度由安装在装置水箱内壁上的密度计检测得到。单位时间内旋流器二次固液分离脱水得到的外排滤水质量获取方式为获取水池中水面上升高度，计算得到水池中单位时间外排滤水增加体积，进而通过密度计算公式得到单位时间外排滤水增加质量，外排滤水密度由密度计检测得到。单位时间内旋流器二次固液分离脱水得到的二次分离煤泥固体质量由暂存料斗内称重模块对应的重量传感器实时监测实时记录得到。

提取指定时间范围，根据单位时间内旋流器固液分离系数的计算方式，同理计算得到指定时间范围内各单位时间对应的旋流器固液分离系数K_i，i为单位时间编号，i＝1,2,…,f，计算旋流器在指定时间范围内的分离稳定性系数K_(i+1)表示第i+1个单位时间对应的旋流器固液分离系数，Δk表示相邻单位时间的固液分离系数对应指定浮动变化允许值，f表示单位时间编号，ζ₀表示设定的分离稳定性系数修正因子。

将旋流器在指定时间范围内的分离稳定性系数与设定的分离稳定性系数阈值作差，若作差结果值小于0，则计算旋流器旋转速度确定值υ₀＝υ*(1+ψ₀-ψ)，进而对旋流器旋转速度进行实时调整，ψ₀表示设定的分离稳定性系数阈值。

所述排料控制模块用于将二次分离煤泥固体输送至暂存料斗，实时监测暂存料斗内煤泥固体总重量，当煤泥固体总重量达到设定重量值时，对暂存料斗内煤泥固体进行排料。

所述暂存料斗安装有称重和转运组合模块，通过称重模块对应的重量传感器实时监测暂存料斗内煤泥固体重量，当暂存料斗内煤泥固体重量大于设定重量值时，通过转运模块对应的螺旋输送机将暂存料斗内煤泥固体排料至传送带，进而由传送带对脱水筛分得到的煤泥固体进行输送。

本发明在对煤水混合物进行固液分离时实时记录煤泥固体质量和滤水质量，可以及时监测煤泥和水分离的效果，有助于控制分离过程中的参数和操作，确保分离效果稳定和可靠。

所述分离装置维护管理模块用于检测暂存料斗内煤泥固体干度，计算煤泥分离效果评估系数，判断是否需要对分离装置进行维护，当需要进行维护管理时，确定相应的维护措施。

本发明具体实施例中，所述判断是否需要对分离装置进行维护的判断方式为：对暂存料斗图像进行采集，计算暂存料斗内煤泥固体干度G。

需要说明的，所述暂存料斗内煤泥固体干度计算方式为：从暂存料斗图像中提取出暂存料斗内煤泥固体轮廓面积S,将暂存料斗内煤泥固体总重量与信息存储库中与各煤泥固体轮廓面积适配的煤泥固体总重量进行对比，从中筛选出暂存料斗内煤泥固体总重量对应的适配煤泥固体轮廓面积S_适，进而评估暂存料斗内煤泥固体的流体系数l表示流体系数评估修正因子，B表示大于2的设定常数。

对暂存料斗图像进行预处理后，使用物体检测算法识别图片中存在的各水珠，并识别出各水珠面积，汇总得到暂存料斗内壁水珠总面积U₀，代入公式计算暂存料斗内煤泥固体干度u'表示暂存料斗内壁水珠总面积的设定允许值，h1、h2分别为设定的水珠总面积、流体系数对应占比权重。

获取暂存料斗内煤泥固体总重量，将其加上外排滤水质量得到煤水筛分总质量，进而将煤水筛分质量与煤水混合物的总质量进行对比作差，得到煤水分离质量差值Δm。

计算煤泥分离效果评估系数其中，g'、m'分别表示煤泥固体干度和煤水分离质量差值对应的评估指标值，θ表示煤泥分离效果评估修正因子。

将煤泥分离效果评估系数与设定的分离效果评估系数阈值进行作差，若所得效果评估系数差值超过设定的误差允许值，则需要对分离装置进行维护，进而确定相应的维护措施。

本发明又一具体实施例中，所述维护措施确定内容包括：Z1、将煤水混合物密度记为ρ,计算煤泥固体干度评估指标值 表示设定的煤水混合物分离成分比率，进而将暂存料斗内煤泥固体干度与煤泥固体干度评估指标值进行对比，若暂存料斗内煤泥固体干度小于煤泥固体干度评估指标值，则对暂存料斗内煤泥固体执行加热措施。

上述所述煤水分离质量差值对应的评估指标值获取方式与煤泥固体干度评估指标值的获取方式相同。

正常情况下，煤泥固体存在一定的粘附性，若暂存料斗内煤泥固体干度指标值未达到煤泥固体干度评估指标值，则所得煤泥固体分离脱水效果未达标，且煤泥固体在后续排料和运输过程中可能存在较大的原料损失，故而需对暂存料斗内煤泥固体执行加热措施以保证原料最大利用率。

具体地，煤泥加热措施具体实施内容包括控制加热温度和加热时长，所述加热温度和加热时长由煤泥固体干度指标值对应干度等级匹配所得。将煤泥固体干度指标值与预置的各煤泥干度等级对应煤泥固体干度指标值范围进行对比，筛选得到煤泥固体干度指标值对应干度等级，进而将煤泥固体干度指标值对应干度等级与信息存储库中的各干度等级对应加热温度和加热时长进行对比，筛选得到煤泥固体干度指标值对应干度等级下的加热温度和加热时长。

Z2、将二次固液分离脱水后监测的暂存料斗内煤泥固体总重量减去初滤固体质量得到二次分离煤泥固体质量，将二次分离煤泥固体质量与初滤水质量对应比值记为旋流器分离效率，进而将旋流器分离效率与预置的旋流器参照分离效率进行对比，若旋流器分离效率大于预置的旋流器参照分离效率，则对旋流器进行设备维护。

当旋流器参照分离效率大于旋流器分离效率时，表示旋流器中存在堆积煤泥固体，故而需对旋流器进行维护清理。

Z3、获取外排滤水总体积和质量，计算外排滤水的浑浊度Cd，据此分析装置水箱内煤泥物堆积指数Cd'表示外排滤水的参照浑浊度，/>表示设定的分离效果评估系数阈值，τ表示堆积指数对应的设定修正比例，进而将装置水箱内煤泥物堆积指数与煤泥物堆积指数预设值进行对比，若装置水箱内煤泥物堆积指数小于煤泥物堆积指数预设值，则对装置水箱进行清理维护。

当装置水箱内煤泥物堆积指数小于煤泥物堆积指数预设值时，表示装置水箱内壁存在超过设定质量的悬挂粘黏煤泥固体，故而需要对装置水箱进行清理维护。

本发明通过分析煤泥分离效果，及时发现分离过程中存在的故障问题并进行相应维护，煤泥分离作为生产中重要的一环，若出现设备故障导致分离不彻底问题，会给后续生产环节带来影响，影响生产质量，故而及时采取维护措施修复故障，有助于避免生产质量问题，同时可以防止设备受到进一步损坏，延长设备的使用寿命，提高设备的稳定性。

本发明具体实施例中，所述外排滤水的浑浊度的内容包括：采集外排滤水的水样，记录采集水样体积，使用悬浮颗粒物计数器测量外排滤水中的悬浮颗粒物数量，将悬浮颗粒物数量除以采集水样体积，得到外排滤水中悬浮颗粒物的浓度C₀,进而计算外排滤水中悬浮颗粒物占比因子其中，V_外表示外排滤水总体积，V_样表示采集水样体积，C'表示设定的参照浓度。

由分析公式得到外排滤水的浑浊度，其中λ表示旋流器分离效率，/>λ'分别表示预置的悬浮颗粒物占比因子和旋流器参照分离效率，x、y分别表示悬浮颗粒物占比因子、旋流器分离效率对应的设定权衡系数，且x＞0、y＞0。

补充说明的，将外排滤水的浑浊度与设定浑浊度临界值进行对比，当外排滤水的浑浊度大于设定浑浊度临界值时，将外排滤水导入旋流器，通过旋流器对外排滤水进行再次分离。

所述信息存储库用于存储振动电机在各初级振动幅度下适配的煤水混合物密度区间，存储压力泵对应的出水流量-压力变化曲线和压力-流速关系模型，存储各煤泥固体轮廓面积适配的煤泥固体总重量，存储各干度等级对应加热温度和加热时长。

本发明通过煤泥固液分离装置对煤水混合物进行实时分离，可以有效地将煤泥与水进行分离，使得煤泥中的有价值的煤炭等资源得以回收，实现资源的高效利用，降低废水排放量和废物处理成本，大大减少了传统分离方法中的处理时间和人力成本，提高了生产效率。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于，包括：

振动幅度控制模块，用于将煤水混合物投入固液分离装置，获取煤水混合物的总重量和体积，确定固液分离装置的适宜振动幅度，振动筛分得到初滤水和初滤固体；

压力控制模块，用于获取初滤水质量和初滤固体质量，并监测初滤水粘稠性和出水流量，确定压力泵的施加压力，通过压力泵将初滤水推向旋流器；

二次脱水分离控制模块，用于获取装置水箱设计参数，确定旋流器指定旋转速度，并对旋流器旋转速度进行实时调整，进而通过旋流器进行二次固液分离脱水，得到外排滤水和二次分离煤泥固体；

排料控制模块，用于将二次分离煤泥固体输送至暂存料斗，实时监测暂存料斗内煤泥固体总重量，当煤泥固体总重量达到设定重量值时，对暂存料斗内煤泥固体进行排料；

分离装置维护管理模块，用于检测暂存料斗内煤泥固体干度，计算煤泥分离效果评估系数，判断是否需要对分离装置进行维护，当需要进行维护管理时，确定相应的维护措施；

信息存储库，用于存储振动电机在各初级振动幅度下适配的煤水混合物密度区间，存储压力泵对应的出水流量-压力变化曲线和压力-流速关系模型，存储各煤泥固体轮廓面积适配的煤泥固体总重量。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述确定固液分离装置的适宜振动幅度相应步骤包括：

将煤水混合物的总重量和体积代入密度计算公式得到煤水混合物密度，将煤水混合物密度与振动电机在各初级振动幅度下适配的煤水混合物密度区间进行对比，从中筛选出煤水混合物密度对应的振动电机初级振动幅度，记为F₀；

振动筛按振动电机初级振动幅度对煤水混合物进行初次过滤后，检测振动筛上剩余煤水混合物重量，当剩余煤水混合物重量超过剩余煤水混合物重量的预设值时，以作为振动电机的振动幅度变更调整值，对振动电机的振动幅度进行变更调整，m_余表示振动筛对应当前剩余煤水混合物重量，m_预表示剩余煤水混合物重量的预设值，γ₀表示预置单位煤水混合物重量比值对应振动幅度变更调整值，进而确定固液分离装置的适宜振动幅度F＝ΔF+F₀。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述确定压力泵的施加压力，方法为：

通过安装在装置水箱内壁上的黏度计检测初滤水粘稠度，并通过流量计获取初滤水出水流量，计算初滤水粘稠度对压力泵的推力影响系数其中，δ表示初滤水粘稠度，δ'表示设定的初滤水参照粘稠度，/>表示设定的偏差调整系数，e为自然常数；

获取压力泵对应的出水流量-压力变化曲线，从出水流量-压力变化曲线中提取初滤水出水流量对应的压力值，进而确定压力泵的施加压力P＝P₀+ε*ΔP,P₀表示初滤水出水流量对应的压力值，ΔP表示设定的单位推力影响系数对应的压力调控值。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述装置水箱设计参数为压力泵与旋流器间输送接口面积。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述获取旋流器指定旋转速度的获取方式为：

将压力泵与旋流器间输送接口面积记为A，获取在压力泵的施加压力下初滤水对应单位时间进口流量Q，进而计算旋流器指定旋转速度式中υ'表示设定初始旋转速度，q表示预设进口流量，n1、n2分别表示进口流量、初滤水粘稠度对应的评估占比权重。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述对旋流器旋转速度进行实时调整相应步骤如下：

旋流器按指定旋转速度运行后，获取单位时间内旋流器二次固液分离脱水得到的外排滤水质量和二次分离煤泥固体质量，计算得到单位时间内旋流器固液分离系数；

提取指定时间范围，根据单位时间内旋流器固液分离系数的计算方式，同理计算得到指定时间范围内各单位时间对应的旋流器固液分离系数K_i，i为单位时间编号，i＝1,2,...,f，计算旋流器在指定时间范围内的分离稳定性系数K_(i+1)表示第i+1个单位时间对应的旋流器固液分离系数，Δk表示相邻单位时间的固液分离系数对应指定浮动变化允许值，f表示单位时间编号，ζ₀表示设定的分离稳定性系数修正因子；

将旋流器在指定时间范围内的分离稳定性系数与设定的分离稳定性系数阈值作差，若作差结果值小于0，则计算旋流器旋转速度确定值υ₀＝υ*(1+ψ₀-ψ)，进而对旋流器旋转速度进行实时调整，ψ₀表示设定的分离稳定性系数阈值。

7.根据权利要求2所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述判断是否需要对分离装置进行维护的判断方式为：

对暂存料斗图像进行采集，计算暂存料斗内煤泥固体干度G；

获取暂存料斗内煤泥固体总重量，将其加上外排滤水质量得到煤水筛分总质量，进而将煤水筛分质量与煤水混合物的总质量进行对比作差，得到煤水分离质量差值Δm；

计算煤泥分离效果评估系数其中，g'、m'分别表示煤泥固体干度和煤水分离质量差值对应的评估指标值，θ表示煤泥分离效果评估修正因子；

将煤泥分离效果评估系数与设定的分离效果评估系数阈值进行作差，若所得效果评估系数差值超过设定的误差允许值，则需要对分离装置进行维护，进而确定相应的维护措施。

8.根据权利要求7所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述维护措施确定内容包括：

Z1、将煤水混合物密度记为ρ,计算煤泥固体干度评估指标值 表示设定的煤水混合物分离成分比率，进而将暂存料斗内煤泥固体干度与煤泥固体干度评估指标值进行对比，若暂存料斗内煤泥固体干度小于煤泥固体干度评估指标值，则对暂存料斗内煤泥固体执行加热措施；

Z2、将二次固液分离脱水后监测的暂存料斗内煤泥固体总重量减去初滤固体质量得到二次分离煤泥固体质量，将二次分离煤泥固体质量与初滤水质量对应比值记为旋流器分离效率，进而将旋流器分离效率与预置的旋流器参照分离效率进行对比，若旋流器分离效率大于预置的旋流器参照分离效率，则对旋流器进行设备维护；

Z3、获取外排滤水总体积和质量，计算外排滤水的浑浊度Cd，据此分析装置水箱内煤泥物堆积指数Cd'表示外排滤水的参照浑浊度，表示设定的分离效果评估系数阈值，τ表示堆积指数对应的设定修正比例，进而将装置水箱内煤泥物堆积指数与煤泥物堆积指数预设值进行对比，若装置水箱内煤泥物堆积指数小于煤泥物堆积指数预设值，则对装置水箱进行清理维护。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿井下连续式煤泥固液分离脱水控制管理系统，其特征在于：所述外排滤水的浑浊度的内容包括：

采集外排滤水的水样，记录采集水样体积，使用悬浮颗粒物计数器测量外排滤水中的悬浮颗粒物数量，将悬浮颗粒物数量除以采集水样体积，得到外排滤水中悬浮颗粒物的浓度C₀,进而计算外排滤水中悬浮颗粒物占比因子其中，V_外表示外排滤水总体积，V_样表示采集水样体积，C'表示设定的参照浓度；

由分析公式得到外排滤水的浑浊度，其中λ表示旋流器分离效率，/>λ'分别表示预置的悬浮颗粒物占比因子和旋流器参照分离效率，x、y分别表示悬浮颗粒物占比因子、旋流器分离效率对应的设定权衡系数，且x＞0、y＞0。