CN204899966U - 矿用液态二氧化碳防灭火装备系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，该系统包括二氧化碳转换装置、二氧化碳调压装置、PLC控制系统和计算机后台系统，计算机后台系统连接PLC控制系统，PLC控制系统分别连二氧化碳转换装置、二氧化碳调压装置。本实用新型还公布了一种用于矿用液态二氧化碳防灭火装备系统的控制方法，用PLC控制器作为此系统的控制核心，可实现将液态CO2快速的转换为气态CO2，以确保在采煤的过程中防灭火的需求，具有高效、快速等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能测控系统，具体涉及一种矿用液态二氧化碳防灭火装备系统。
背景技术
二氧化碳防灭火系统是现今气体防灭火系统中发展历史最悠久、防灭火技术最成熟的固定式气体防灭火系统。经济发达国家二氧化碳防灭火系统的设置量仅次于洒水防灭火系统，为气体防灭火系统之最。二氧化碳作为一种洁净的，对环境几乎不构成污染的灭火剂，由于其廉价、制取成本低、来源广泛、性能价格比高而广泛应用于国内外消防工程中。
发明内容
发明目的
为了解决煤矿在采煤的过程中，由钻探设备与煤层摩擦而引起的煤层燃烧问题，本实用新型提供了一种矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，可以实现将液态CO2快速的转换为气态CO2，以确保在采煤的过程中防灭火的需求,具有高效、快速等优点。
技术方案
一种矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，包括二氧化碳转换装置、调压装置、PLC控制系统和计算机后台系统，其特征在于：计算机后台系统连接PLC控制系统，PLC控制系统分别连二氧化碳转换装置和二氧化碳调压装置；二氧化碳调压装置为两个，分别为一号二氧化碳调压装置和二号二氧化碳调压装置；二氧化碳转换装置为两个，分别为一号二氧化碳转换装置和二号二氧化碳转换装置；一号二氧化碳调压装置连接一号二氧化碳转换装置；二号二氧化碳调压装置连接二号二氧化碳转换装置。
一号二氧化碳转换装置包括加热器、一号装置水箱、一号装置水泵、一号装置转化器液位传感器和一号装置转化器水温传感器；加热器、一号装置转化器液位传感器和一号装置转化器水温传感器设置在一号装置水箱内；加热器、一号装置水箱、一号装置水泵、一号装置转化器液位传感器和一号装置转化器水温传感器分别连接PLC控制系统；二号二氧化碳转换装置包括加热器、二号装置水箱、二号装置水泵、二号装置转化器液位传感器和二号装置转化器水温传感器；加热器、二号装置转化器液位传感器和二号装置转化器水温传感器设置在二号装置水箱内；加热器、二号装置水箱、二号装置水泵、二号装置转化器液位传感器和二号装置转化器水温传感器分别连接PLC控制系统。
一号二氧化碳调压装置包括一号装置输出流量计、一号装置输出电动调节阀、一号装置阀前温度传感器、一号装置阀前压力传感器和一号装置补压电磁阀；一号装置输出电动调节阀连接一号装置输出流量计，一号装置输出流量计连接一号装置阀前温度传感器，一号装置阀前温度传感器连接一号装置阀前压力传感器，一号装置阀前压力传感器连接一号装置水箱，一号装置水箱连接一号装置补压电磁阀，一号装置输出电动调节阀通过管路连接二氧化碳输出远传温度表和二氧化碳输出远传压力表；一号装置输出流量计、一号装置输出电动调节阀、一号装置阀前温度传感器、一号装置阀前压力传感器、一号装置补压电磁阀、二氧化碳输出远传温度表和二氧化碳输出远传压力表分别连接PLC控制系统；二号二氧化碳调压装置包括二号装置输出流量计、二号装置输出电动调节阀、二号装置阀前温度传感器、二号装置阀前压力传感器和二号装置补压电磁阀；二号装置输出电动调节阀连接二号装置输出流量计，二号装置输出流量计连接二号装置阀前温度传感器，二号装置阀前温度传感器连接二号装置阀前压力传感器，二号装置阀前压力传感器连接二号装置水箱，二号装置水箱连接二号装置补压电磁阀，二号装置输入电动调节阀通过管路连接二氧化碳输出远传温度表和二氧化碳输出远传压力表；二号装置输出流量计、二号装置输出电动调节阀、二号装置阀前温度传感器、二号装置阀前压力传感器和二号装置补压电磁阀分别连接PLC控制系统。
PLC控制系统包括动力执行机构、触屏工控机、PLC控制器、开关量输入/输出模块、第一热电阻输入模块、第二热电阻输入模块、第一模拟量输入/输出模块、第二模拟量输入/输出模块；触屏工控机连接PLC控制器；PLC控制器连接开关量输入/输出模块；开关量输入/输出模块连接第一热电阻输入模块；第一热电阻输入模块连接第二热电阻输入模块；第二热电阻输入模块连接第一模拟量输入/输出模块；第一模拟量输入/输出模块连接第二模拟量输入/输出模块；动力执行机构分别连接PLC控制器、开关量输入/输出模块。
计算机后台系统包括工控机、打印机和投影仪；工控机分别连接打印机、投影仪。
计算机后台系统通过RS232或以太网与PLC控制系统通信连接。
优点及效果
本实用新型是一种矿用液态二氧化碳防灭火装备系统及控制方法，具有如下优点和有益效果：
本实用新型所述矿用液态二氧化碳防灭火装备系统及其控制方法，通过使用PLC控制器作为此系统的控制核心，可实现将液态CO2快速的转换为气态CO2，以确保在采煤的过程中防灭火的需求，具有高效、快速等优点。
附图说明
图1为本实用新型矿用液态二氧化碳防灭火装备系统的结构框图。
图2为本实用新型矿用液态二氧化碳防灭火装备系统的结构示意图。
图3～图5为本实用新型的用于矿用液态二氧化碳防灭火装备系统的PLC控制系统原理图。其中，图3为PLC控制器模块与开关量输入/输出模块的组合；图4为两个热电阻输入模块的组合；图5为两个模拟量输入/输出模块的组合；图3～图5按照顺序整体构成PLC控制系统-PLC部分原理图(避免一幅图放不下，按模块拆分为三幅图)。
图6为本实用新型矿用液态二氧化碳防灭火装备系统的PLC控制系统-动力执行机构原理图。
表1开关量输入表
表2开关量输出表
表3模拟量输入表
表4模拟量输出表
表5器件代号对应关系表
| 序号 | 器件代号 | 器件 |
| 1 | M1 | 一号装置水泵 |
| 2 | M2 | 二号装置水泵 |
| 3 | M3 | 一号装置补水电磁阀 |
| 4 | M4 | 一号装置输出电动调节阀 |
| 5 | M5 | 一号装置补压电磁阀 |
| 6 | M6 | 一号装置加热器1 |
| 7 | M7 | 一号装置加热器2 |
| 8 | M8 | 二号装置补水电磁阀 |
| 9 | M9 | 二号装置输出电动调节阀 |
| 10 | M10 | 二号装置补压电磁阀 |
| 11 | M11 | 二号装置加热器1 |
| 12 | M12 | 二号装置加热器2 |
附图标记说明：
10.一号二氧化碳转换装置，20.二号二氧化碳转换装置，30.一号二氧化碳调压装置，40.二号二氧化碳调压装置，50.PLC控制系统，60.计算机后台系统，100.一号装置补压电磁阀，110.二号装置输补压电磁阀，120.一号装置阀前压力传感器，130.二号装置阀前压力传感器，140.一号装置阀前温度传感器，150.二号装置阀前温度传感器，160.一号装置输出流量计，170.二号装置输出流量计，180.一号装置输出电动调节阀，190.二号装置输出电动调节阀，200.二氧化碳输出远传压力表，210.二氧化碳输出远传温度表，220.一号装置转化器水温传感器，230.二号装置转化器水温传感器，240.一号装置转化器液位传感器，250.二号装置转化器液位传感器，260.一号装置水箱，270.二号装置水箱，300.PLC控制器，310.开关量输入/输出模块，320.第一热电阻输入模块，330.第二热电阻输入模块，340.第一模拟量输入/输出模块，350.第二模拟量输入/输出模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
为了解决煤矿在采煤的过程中，由钻探设备与煤层摩擦而引起的煤层燃烧问题，本实用新型提供了一种用于矿用液态二氧化碳防灭火装备系统及控制方法，可以实现将液态CO2快速的转换为气态CO2，以确保在采煤的过程中防灭火的需求，具有高效、快速等优点。如图1所示，所述的矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，包括二氧化碳转换装置、调压装置、PLC控制系统50和计算机后台系统60，其特征在于：计算机后台系统60连接PLC控制系统50，PLC控制系统50分别连二氧化碳转换装置和二氧化碳调压装置；二氧化碳调压装置为两个，分别为一号二氧化碳调压装置30和二号二氧化碳调压装置40；二氧化碳转换装置为两个，分别为一号二氧化碳转换装置10和二号二氧化碳转换装置20；一号二氧化碳调压装置30连接一号二氧化碳转换装置10；二号二氧化碳调压装置40连接二号二氧化碳转换装置20。
一号二氧化碳转换装置10和二号二氧化碳转换装置20通过隔水加热的方式使液态CO2转换为气态CO2，一号二氧化碳调压装置30和二号二氧化碳调压装置40通过执行PLC控制系统50发出的自动控制指令或手动控制指令，使得CO2输出压力和输出温度稳定在规定的范围内，PLC控制系统50通过监控一号二氧化碳调压装置30和二号二氧化碳调压装置40阀前二氧化碳温度、一号二氧化碳转换装置10和二号二氧化碳转换装置20的水温、一号二氧化碳调压装置30和二号二氧化碳调压装置40阀前压力、阀后压力、气态二氧化碳气体出口温度、气态二氧化碳气体瞬时、累计流量等数据发出自动控制指令或手动控制指令，计算机后台系统60分别通过RS232通信或以太网通信，实现监控数据的分析、存储和打印。
如图2所示，二氧化碳转换装置通过隔水加热的方式使液态CO2转换为气态CO2；一号二氧化碳转换装置10包括加热器、一号装置水箱260、一号装置水泵、一号装置转化器液位传感器240和一号装置转化器水温传感器220；加热器、一号装置转化器液位传感器240和一号装置转化器水温传感器220设置在一号装置水箱260内；加热器、一号装置水箱260、一号装置水泵、一号装置转化器液位传感器240和一号装置转化器水温传感器220分别连接PLC控制系统50；二号二氧化碳转换装置20包括加热器、二号装置水箱270、二号装置水泵、二号装置转化器液位传感器250和二号装置转化器水温传感器230；加热器、二号装置转化器液位传感器250和二号装置转化器水温传感器230设置在二号装置水箱270内；加热器、二号装置水箱270、二号装置水泵、二号装置转化器液位传感器250和二号装置转化器水温传感器230分别连接PLC控制系统50。
如图2所示，一号二氧化碳调压装置30包括一号装置输出流量计160、一号装置输出电动调节阀180、一号装置阀前温度传感器140、一号装置阀前压力传感器120和一号装置补压电磁阀100；一号装置输出电动调节阀180连接一号装置输出流量计160，一号装置输出流量计160连接一号装置阀前温度传感器140，一号装置阀前温度传感器140连接一号装置阀前压力传感器120，一号装置阀前压力传感器120连接一号装置水箱260，一号装置水箱260连接一号装置补压电磁阀100，一号装置输出电动调节阀180通过管路连接二氧化碳输出远传温度表210和二氧化碳输出远传压力表200；一号装置输出流量计160、一号装置输出电动调节阀180、一号装置阀前温度传感器140、一号装置阀前压力传感器120、一号装置补压电磁阀100、二氧化碳输出远传温度表210和二氧化碳输出远传压力表200分别连接PLC控制系统50；二号二氧化碳调压装置40包括二号装置输出流量计170、二号装置输出电动调节阀190、二号装置阀前温度传感器150、二号装置阀前压力传感器130和二号装置补压电磁阀110；二号装置输出电动调节阀190连接二号装置输出流量计170，二号装置输出流量计170连接二号装置阀前温度传感器150，二号装置阀前温度传感器150连接二号装置阀前压力传感器130，二号装置阀前压力传感器130连接二号装置水箱270，二号装置水箱270连接二号装置补压电磁阀110，二号装置输出电动调节阀190通过管路连接二氧化碳输出远传温度表210和二氧化碳输出远传压力表200；二号装置输出流量计170、二号装置输出电动调节阀190、二号装置阀前温度传感器150、二号装置阀前压力传感器130和二号装置补压电磁阀110分别连接PLC控制系统50。
如图3-图6所示，PLC控制系统50包括动力执行机构、触屏工控机、PLC控制器300(CPU224)、开关量输入/输出模块310(EM223)、第一热电阻输入模块320(EM231)、第二热电阻输入模块330(EM231)、第一模拟量输入/输出模块340(EM235)和第二模拟量输入/输出模块350(EM235)；触屏工控机连接PLC控制器300；PLC控制器300连接开关量输入/输出模块310；开关量输入/输出模块310连接第一热电阻输入模块320；第一热电阻输入模块320连接第二热电阻输入模块330；第二热电阻输入模块330连接第一模拟量输入/输出模块340；第一模拟量输入/输出模块340连接第二模拟量输入/输出模块350；动力执行机构分别连接PLC控制器300、开关量输入/输出模块310。
图6为动力执行机构示意图，M1和M2分别代表一号装置水泵和二号装置水泵，它们分别通过热继电器接入220V交流电；M3、M4和M5分别代表一号装置补水电磁阀、一号装置输出电动调节阀和一号装置补压电磁阀的线圈，它们通过空气开关接入220V交流电；M6和M7分别表示一号装置加热器和一号装置加热器，它们分别通过空气开关接入380V交流电；M8、M9和M10分别代表二号装置补水电磁阀、二号装置输出电动调节阀和二号装置补压电磁阀的线圈，它们通过空气开关接入220V交流电；M11和M12分别表示二号装置加热器和二号装置加热器，它们分别通过空气开关接入380V交流电。
计算机后台系统60包括工控机、打印机和投影仪；工控机分别连接打印机、投影仪。
计算机后台系统60通过RS232或以太网与PLC控制系统50通信连接。
矿用液态二氧化碳防灭火装备系统的控制方法，由上述矿用液态二氧化碳防灭火装备系统执行，该方法步骤如下：
步骤一：选择系统运行的方式，即选择自动运行方式或手动运行方式。
步骤二：选择装置运行的方式，即选择一号二氧化碳转换装置运行、二号二氧化碳转换装置运行或一号二氧化碳转换装置与二号二氧化碳转换装置混合运行。
步骤三：启动一号装置水泵、二号装置水泵或一号装置水泵和二号装置水泵，并检测二氧化碳转换装置水温，若二氧化碳转换装置水温低于设定的水温，系统自动开启加热器，使二氧化碳转换装置的水温度稳定在设定值。
步骤四：以水温作为设定值，调节CO2的温度，使CO2的温度达到设定的温度；
步骤五：系统检测一号二氧化碳调压装置30和二号二氧化碳调压装置40阀前的压力和温度，若其压力低于设定值且温度达到设定值，开启CO2液体入口阀门(CO2液体由CO2槽车提供)，而后一号二氧化碳调压装置30和二号二氧化碳调压装置40阀前压力会逐渐升高，当其压力处于设定的范围时，系统自动打开CO2出气阀门，将CO2气体排出；若其压力高于设定值且温度达到设定值，系统将直接自动打开CO2出气阀门，将CO2气体排出，而不需要打开CO2液体入口阀门；
步骤六：在系统运行的过程中，若二氧化碳转换装置的一号装置水箱260和二号装置水箱270水位低于设定的低报警水位或一号二氧化碳调压装置30和二号二氧化碳调压装置40阀前的压力持续低于设定的压力时，系统自动运行方式连锁停机，此时系统提示低水位或液态CO2用完报警并且将自动转换到手动运行方式。
本实用新型的工作原理如下：
该系统用二氧化碳转换装置通过隔水加热的方式使液态CO2转换为气态CO2，PLC控制系统通过监控调压装置阀前二氧化碳温度、转化器的水温、调压装置阀前压力、阀后压力、气态二氧化碳气体出口温度、气态二氧化碳气体瞬时、累计流量等数据发出自动控制指令或手动控制指令；用PLC控制器作为此系统的控制核心，可实现将液态CO2快速的转换为气态CO2，以确保在采煤的过程中防灭火的需求,具有高效、快速等优点。
Claims (6)
1.一种矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，包括二氧化碳转换装置、调压装置、PLC控制系统（50）和计算机后台系统（60），其特征在于：计算机后台系统（60）连接PLC控制系统（50），PLC控制系统（50）分别连二氧化碳转换装置和二氧化碳调压装置；二氧化碳调压装置为两个，分别为一号二氧化碳调压装置（30）和二号二氧化碳调压装置（40）；二氧化碳转换装置为两个，分别为一号二氧化碳转换装置（10）和二号二氧化碳转换装置（20）；一号二氧化碳调压装置（30）连接一号二氧化碳转换装置（10）；二号二氧化碳调压装置（40）连接二号二氧化碳转换装置（20）。
2.根据权利要求1所述的矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，其特征在于：一号二氧化碳转换装置（10）包括加热器、一号装置水箱（260）、一号装置水泵、一号装置转化器液位传感器（240）和一号装置转化器水温传感器（220）；加热器、一号装置转化器液位传感器（240）和一号装置转化器水温传感器（220）设置在一号装置水箱（260）内；加热器、一号装置水箱（260）、一号装置水泵、一号装置转化器液位传感器（240）和一号装置转化器水温传感器（220）分别连接PLC控制系统（50）；二号二氧化碳转换装置（20）包括加热器、二号装置水箱（270）、二号装置水泵、二号装置转化器液位传感器（250）和二号装置转化器水温传感器（230）；加热器、二号装置转化器液位传感器（250）和二号装置转化器水温传感器（230）设置在二号装置水箱（270）内；加热器、二号装置水箱（270）、二号装置水泵、二号装置转化器液位传感器（250）和二号装置转化器水温传感器（230）分别连接PLC控制系统（50）。
3.根据权利要求1所述的矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，其特征在于：一号二氧化碳调压装置（30）包括一号装置输出流量计（160）、一号装置输出电动调节阀（180）、一号装置阀前温度传感器（140）、一号装置阀前压力传感器（120）和一号装置补压电磁阀（100）；一号装置输出电动调节阀（180）连接一号装置输出流量计（160），一号装置输出流量计（160）连接一号装置阀前温度传感器（140），一号装置阀前温度传感器（140）连接一号装置阀前压力传感器（120），一号装置阀前压力传感器（120）连接一号装置水箱（260），一号装置水箱（260）连接一号装置补压电磁阀（100），一号装置输出电动调节阀（180）通过管路连接二氧化碳输出远传温度表（210）和二氧化碳输出远传压力表（200）；一号装置输出流量计（160）、一号装置输出电动调节阀（180）、一号装置阀前温度传感器（140）、一号装置阀前压力传感器（120）、一号装置补压电磁阀（100）、二氧化碳输出远传温度表（210）和二氧化碳输出远传压力表（200）分别连接PLC控制系统（50）；二号二氧化碳调压装置（40）包括二号装置输出流量计（170）、二号装置输出电动调节阀（190）、二号装置阀前温度传感器（150）、二号装置阀前压力传感器（130）和二号装置补压电磁阀（110）；二号装置输出电动调节阀（190）连接二号装置输出流量计（170），二号装置输出流量计（170）连接二号装置阀前温度传感器（150），二号装置阀前温度传感器（150）连接二号装置阀前压力传感器（130），二号装置阀前压力传感器（130）连接二号装置水箱（270），二号装置水箱（270）连接二号装置补压电磁阀（110），二号装置输入电动调节阀（190）通过管路连接二氧化碳输出远传温度表（210）和二氧化碳输出远传压力表（200）；二号装置输出流量计（170）、二号装置输出电动调节阀（190）、二号装置阀前温度传感器（150）、二号装置阀前压力传感器（130）和二号装置补压电磁阀（110）分别连接PLC控制系统（50）。
4.根据权利要求1所述的矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，其特征在于：PLC控制系统（50）包括动力执行机构、触屏工控机、PLC控制器（300）、开关量输入/输出模块（310）、第一热电阻输入模块（320）、第二热电阻输入模块（330）、第一模拟量输入/输出模块（340）、第二模拟量输入/输出模块（350）；触屏工控机连接PLC控制器（300）；PLC控制器（300）连接开关量输入/输出模块（310）；开关量输入/输出模块（310）连接第一热电阻输入模块（320）；第一热电阻输入模块（320）连接第二热电阻输入模块（330）；第二热电阻输入模块（330）连接第一模拟量输入/输出模块（340）；第一模拟量输入/输出模块（340）连接第二模拟量输入/输出模块（350）；动力执行机构分别连接PLC控制器（300）、开关量输入/输出模块（310）。
5.根据权利要求1所述的矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，其特征在于：计算机后台系统（60）包括工控机、打印机和投影仪；工控机分别连接打印机、投影仪。
6.根据权利要求1所述的矿用液态二氧化碳防灭火装备系统，其特征在于：计算机后台系统（60）通过RS232或以太网与PLC控制系统（50）通信连接。
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| CN105019932A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-04 | 北京石油化工学院 | 矿用液态二氧化碳防灭火装备系统及控制方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |