CN207144999U - 一种煤层气自动混配控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种煤层气自动混配控制系统，属于煤矿瓦斯技术领域。所述系统包括抽采瓦斯链路、风排瓦斯链路、掺混机构以及输出链路；所述抽采瓦斯链路和所述风排瓦斯链路分别与所述掺混机构的两个输入端相连，所述输出链路与所述掺混机构的输出端相连。本实用新型提供的技术方案，能够自动地调节管道中的煤层气，以保证混配后的煤层气的稳定性和精准性。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿瓦斯技术领域，涉及一种煤层气自动混配控制系统。
背景技术
煤层气是一种清洁、高效的优质能源，同时也是影响煤矿安全生产的一大致命因素。在煤矿安全生产过程中如何减少瓦斯事故的发生，充分利用煤层气这一优质清洁资源，一直备受国家和社会的关注。
煤层气的应用范围非常广泛，可以用作工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料，若抽采煤层气浓度过低不能利用则需要安全排空。无论是将具有爆炸危险性的瓦斯气变为能源进行利用，还是通过焚烧手段进行安全排放，都需要提前将抽采瓦斯气与乏风或更高浓度瓦斯混配为一定浓度范围的连续、稳定气源。目前煤层气混配主要采用人工调节，不能很好的实现连续、自动、安全的调节，很难保证混配后气源的稳定性和精准性，且调节时间长、不能克服进气波动带来的安全性和经济性问题，难以满足应用需求。因此，研发一种快速可靠的煤层气自动混配控制系统及调控方法显得尤为必要。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种煤层气自动混配控制系统，能够自动地调节管道中的煤层气，以保证混配后的煤层气的稳定性和精准性。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种煤层气自动混配控制系统，所述系统包括抽采瓦斯链路、风排瓦斯链路、掺混机构以及输出链路；所述抽采瓦斯链路和所述风排瓦斯链路分别与所述掺混机构的两个输入端相连，所述输出链路与所述掺混机构的输出端相连，其中：所述抽采瓦斯链路包括抽采瓦斯管道，所述抽采瓦斯管道上依次分布有抽采瓦斯信息检测机构、第一PID调节阀以及第一快关阀，其中，所述第一PID调节阀与所述第一快关阀之间通过排空阀向外排气；所述风排瓦斯链路包括风排瓦斯管道，所述风排瓦斯管道连接有至少一条用于注入风排瓦斯的风井乏风管道；所述输出链路包括输出管道，所述输出管道上依次分布有混气信息检测机构、第二快关阀以及第二PID调节阀。
进一步地，所述抽采瓦斯信息检测机构和所述混气信息检测机构中均包括分布式激光甲烷传感器、超声波流量计、压力计以及温度计。
进一步地，所述第一PID调节阀和所述第二PID调节阀的调节精度均比所述第一快关阀和所述第二快关阀的调节精度高。
进一步地，所述输出管道上还设置有与所述第二PID调节阀相连的水封阻火器。
应用上述系统的调控方法如下：
预先确定经过掺混机构输出的混气在同一时刻所需的进气量，并根据所述进气量，确定抽采瓦斯链路中第一PID调节阀和第一快关阀的阀门开度值；
根据所述阀门开度值设置所述第一PID调节阀和第一快关阀，并调节输出链路中的第二快关阀以及第二PID调节阀，以使得混气的浓度处于第一预设安全浓度范围内；
逐步调节所述第一PID调节阀和所述第二PID调节阀，以使得所述混气的浓度处于第二预设安全浓度范围内；其中，所述第二预设安全浓度范围小于所述第一预设安全浓度范围；
预判波动的混气的浓度是否超出所述第二预设安全浓度范围，若是，调节所述第一快关阀和所述第二快关阀，以使得调节后的混气的浓度处于所述第一预设安全浓度范围内；
预判波动的混气的浓度是否超出所述第一预设安全浓度范围，若是，开启所述抽采瓦斯链路中的排气阀，以排空抽采瓦斯，并关闭所述第二PID调节阀和所述第二快速阀。
进一步地，调节输出链路中的第二快关阀以及第二PID调节阀，以使得混气的浓度处于预设安全浓度范围内包括：
确定所述预设安全浓度范围的最低值和最高值，并根据所述最低值和所述最高值，获取所述第二快关阀以及第二PID调节阀的调节范围；
在所述调节范围内按照预设步进开度值逐步调节所述第二快关阀以及第二PID调节阀。
本实用新型的有益效果在于：
混配过程的自动化、智能化，减少了人工混配过程的劳动强度和不确定性，并且提升了混配速度和混配精度。其中的预判法有效解决了进气甲烷浓度产生较大波动时造成的后端混配气利用的安全性和经济性问题。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为本申请中煤层气自动混配控制系统的结构示意图；
图2本申请中调控方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
请参阅图1，本申请提供一种煤层气自动混配控制系统，所述系统包括抽采瓦斯链路、风排瓦斯链路、掺混机构以及输出链路；所述抽采瓦斯链路和所述风排瓦斯链路分别与所述掺混机构的两个输入端相连，所述输出链路与所述掺混机构的输出端相连，其中：
所述抽采瓦斯链路包括抽采瓦斯管道1，所述抽采瓦斯管道1上依次分布有抽采瓦斯信息检测机构、第一PID调节阀2以及第一快关阀3，其中，所述第一PID调节阀2与所述第一快关阀3之间通过排空阀4向外排气；
所述风排瓦斯链路包括风排瓦斯管道5，所述风排瓦斯管道5连接有至少一条用于注入风排瓦斯的风井乏风管道6；
所述输出链路包括输出管道7，所述输出管道7上依次分布有混气信息检测机构、第二快关阀8以及第二PID调节阀9。
在本实施方式中，所述抽采瓦斯信息检测机构和所述混气信息检测机构中均包括分布式激光甲烷传感器10、超声波流量计11、压力计12以及温度计13。
在本实施方式中，所述第一PID调节阀2和所述第二PID调节阀9的调节精度均比所述第一快关阀3和所述第二快关阀8的调节精度高。
在本实施方式中，所述输出管道7上还设置有与所述第二PID调节阀9相连的水封阻火器。
具体地，所述抽采瓦斯管道可以输入抽采瓦斯，所述风井乏风管道可以向风排瓦斯管道中输入风排瓦斯，所述风排瓦斯和所述抽采瓦斯可以在掺混机构中混合。此外，通过抽采瓦斯信息检测机构可以测得抽采瓦斯的浓度、流速、压力以及温度。同样地，通过混气信息检测机构可以测得混气的浓度、流速、压力以及温度。
在本实施方式中，通过第一PID调节阀和第二PID调节阀可以实现对管道中气体的精调，通过第一快关阀和第二快关阀可以实现对管道中的气体的粗调。所述排空阀可以在必要的时候，将注入的抽采瓦斯排到管道外面去。所述水封阻火器可以保证后端使用混气的安全，避免起火。
请参阅图2，本申请还提供一种应用于上述的煤层气自动混配控制系统中的调控方法，所述方法包括：
S1：预先确定经过掺混机构输出的混气在同一时刻所需的进气量，并根据所述进气量，确定抽采瓦斯链路中第一PID调节阀和第一快关阀的阀门开度值；
S2：根据所述阀门开度值设置所述第一PID调节阀和第一快关阀，并调节输出链路中的第二快关阀以及第二PID调节阀，以使得混气的浓度处于第一预设安全浓度范围内；
S3：逐步调节所述第一PID调节阀和所述第二PID调节阀，以使得所述混气的浓度处于第二预设安全浓度范围内；其中，所述第二预设安全浓度范围小于所述第一预设安全浓度范围；
S4：预判波动的混气的浓度是否超出所述第二预设安全浓度范围，若是，调节所述第一快关阀和所述第二快关阀，以使得调节后的混气的浓度处于所述第一预设安全浓度范围内；
S5：预判波动的混气的浓度是否超出所述第一预设安全浓度范围，若是，开启所述抽采瓦斯链路中的排气阀，以排空抽采瓦斯，并关闭所述第二PID调节阀和所述第二快速阀。
在本实施方式中，调节输出链路中的第二快关阀以及第二PID调节阀，以使得混气的浓度处于预设安全浓度范围内包括：
确定所述预设安全浓度范围的最低值和最高值，并根据所述最低值和所述最高值，获取所述第二快关阀以及第二PID调节阀的调节范围；
在所述调节范围内按照预设步进开度值逐步调节所述第二快关阀以及第二PID调节阀。
在实际应用过程中，可以分配以下几步：
1)系统开机，通过浓度、流量等参数耦合调控模型，根据混气目标浓度，通过调控模型计算混气在同一时刻需要的进气量，通过查表可以获得阀门开度值并设置阀门开度，将混配后的混气浓度通过第二快关阀快速粗调到预设安全浓度的范围中，该范围可以表示为x％-e1-e2至x％+e1+e2。其中，x可以表示目标安全浓度值，e1和e2表示浓度波动值。
2)自动调节阀门开度，通过预设安全浓度范围的最低值，最高值，获取阀门行程的范围，设置PID调节阀控制的范围，避免系统的超调和震荡。
3)人工确认预判准确性后，开始通过PID调节阀自动精细调节，逐步将波动调节到x％-e1至x％+e1的范围内，此时主要控制精度。
4)预判进气浓度突然波动已超出精调范围时，直接调节快关阀的阀门开度，控制进气流量，保证混配后气体的稳定性和安全性，此时主要看重速度，精度要求相对较低，从而减少控制时间。
5)预判进气浓度突然波动已超出粗调安全浓度范围时，通过排空阀将进气排空，阻止后端利用。
本实用新型的有益效果在于：
混配过程的自动化、智能化，减少了人工混配过程的劳动强度和不确定性，并且提升了混配速度和混配精度。其中的预判法有效解决了进气甲烷浓度产生较大波动时造成的后端混配气利用的安全性和经济性问题。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种煤层气自动混配控制系统，其特征在于，所述系统包括抽采瓦斯链路、风排瓦斯链路、掺混机构以及输出链路；所述抽采瓦斯链路和所述风排瓦斯链路分别与所述掺混机构的两个输入端相连，所述输出链路与所述掺混机构的输出端相连，其中：
所述抽采瓦斯链路包括抽采瓦斯管道，所述抽采瓦斯管道上依次分布有抽采瓦斯信息检测机构、第一PID调节阀以及第一快关阀，其中，所述第一PID调节阀与所述第一快关阀之间通过排空阀向外排气；
所述风排瓦斯链路包括风排瓦斯管道，所述风排瓦斯管道连接有至少一条用于注入风排瓦斯的风井乏风管道；
所述输出链路包括输出管道，所述输出管道上依次分布有混气信息检测机构、第二快关阀以及第二PID调节阀。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽采瓦斯信息检测机构和所述混气信息检测机构中均包括分布式激光甲烷传感器、超声波流量计、压力计以及温度计。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一PID调节阀和所述第二PID调节阀的调节精度均比所述第一快关阀和所述第二快关阀的调节精度高。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输出管道上还设置有与所述第二PID调节阀相连的水封阻火器。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113551152A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-26 | 浙江亿扬能源科技有限公司 | 用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法 |
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2017
- 2017-09-11 CN CN201721157134.XU patent/CN207144999U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN113551152A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-26 | 浙江亿扬能源科技有限公司 | 用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法 |
| CN113551152B (zh) * | 2021-07-28 | 2022-12-27 | 浙江亿扬能源科技有限公司 | 用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法 |
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