CN212319408U - 配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统，水环真空泵连接瓦斯抽采管路，将抽出的瓦斯气体经气液分离器，粉体搅拌溶解机的出液口通过管路与气液分离器连通，气液分离器分别连通瓦斯排气管路以及工作液排液管路，气液分离器的出液口通过管路与换热器的进液口连通，换热器的出液口通过管路与水环真空泵连通，在换热器的进液口与出液口之间安装压差传感器；换热器连通冷却水进水管路；换热器连通冷却水排水管路。本实用新型可以实时监测闭式循环系统的运作情况，并实时分析数据，根据工况变化对系统进行调控，使工作液粘度最优化，工作液温度合理化，气液分离器液位稳定化，以达到保证闭式循环系统持续节能同时稳定高效的运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监测控制系统，具体是一种配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统，属于煤矿泵站瓦斯抽采技术领域。
背景技术
《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》规定：高瓦斯矿井或开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井必须建立瓦斯抽放系统。瓦斯抽放泵作为抽放系统的动源，对矿井的高效、安全生产起着重要作用。为此，该领域工程技术人员提出了“一种高分子减阻剂提高瓦斯抽放液环真空泵效率的方法”，即向循环水池内注入高分子减阻剂，利用减阻溶液特有的链状结构，抑制瓦斯抽放泵的涡流损失，从而大幅提高泵的效率的方法。
在瓦斯抽放泵进行瓦斯抽采的过程中，整个闭式循环系统面临诸多问题，直接影响系统工作效率和工作液温度流量等参数监测控制，不适宜的工作液循环在系统中节能效果甚微；影响系统稳定运行的气液分离器液位和换热器工作情况监测控制，气液分离器液位在运行过程中因损耗降低，不能及时补充，换热器在运转过程中易出现堵塞情况，直接影响系统稳定运行。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统，可以实时监测瓦斯泵的运行状态，并对其进行调控，使整个系统稳定高效运行。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统，包括粉体搅拌溶解机、气液分离器、水环真空泵、换热器，水环真空泵的进气口端连通瓦斯进气管路，并在瓦斯进气管路上安装瓦斯传感器，水环真空泵的出气口端通过管路连通气液分离器的进气口；粉体搅拌溶解机的出液口通过管路与气液分离器连通，并在管路上依次安装管道泵Ⅰ、电动阀门Ⅰ；气液分离器分别连通瓦斯排气管路以及工作液排液管路，并在工作液排液管路上安装电动阀门Ⅱ；在气液分离器上安装液位变送器；气液分离器的出液口通过管路与换热器的进液口连通，并在管路上依次安装电动阀门Ⅲ、管道泵Ⅱ、煤粉过滤装置、工作液温度计Ⅱ、电动三通阀门Ⅰ，煤粉过滤装置的两端通过管路并联接通，并在管路上安装电动阀门Ⅳ；换热器的出液口通过管路与水环真空泵连通，并在管路上依次安装电动三通阀门Ⅱ、工作液温度计Ⅰ、工作液流量计、粘度计；换热器的出液口与电动三通阀门Ⅱ之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅰ；换热器的进液口与电动三通阀门Ⅰ之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅱ；在换热器的进液口与出液口之间安装压差传感器；换热器连通冷却水进水管路，并在冷却水进水管路上安装管道泵Ⅲ、电动阀门Ⅴ、冷却水流量计、冷却水温度计Ⅱ；换热器连通冷却水排水管路，并在冷却水排水管路上安装冷却水温度计Ⅰ；
粉体搅拌溶解机、瓦斯传感器、电动阀门Ⅰ、电动阀门Ⅱ、液位变送器、电动阀门Ⅲ、工作液温度计Ⅱ、电动三通阀门Ⅰ、电动阀门Ⅳ、电动三通阀门Ⅱ、工作液温度计Ⅰ、工作液流量计、粘度计、压差传感器、电动阀门Ⅴ、冷却水流量计、冷却水温度计Ⅱ、冷却水温度计Ⅰ均通过线路与PLC监测与控制装置电连接。
还包括用于实时监测水环真空泵电机功率和电流的多功能电表，多功能电表通过线路与PLC监测与控制装置电连接。
与现有技术相比，本实用新型的瓦斯抽放系统中，水环真空泵连接瓦斯抽采管路，将抽出的瓦斯气体经气液分离器，并在瓦斯进气管路上安装瓦斯传感器，粉体搅拌溶解机的出液口通过管路与气液分离器连通，并在管路上依次安装管道泵Ⅰ、电动阀门Ⅰ；气液分离器分别连通瓦斯排气管路以及工作液排液管路，并在工作液排液管路上安装电动阀门Ⅱ；在气液分离器上安装液位变送器；气液分离器的出液口通过管路与换热器的进液口连通，并在管路上依次安装电动阀门Ⅲ、管道泵Ⅱ、煤粉过滤装置、工作液温度计Ⅱ、电动三通阀门Ⅰ，煤粉过滤装置的两端通过管路并联接通，并在管路上安装电动阀门Ⅳ；换热器的出液口通过管路与水环真空泵连通，并在管路上依次安装电动三通阀门Ⅱ、工作液温度计Ⅰ、工作液流量计、粘度计；换热器的出液口与电动三通阀门Ⅱ之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅰ；换热器的进液口与电动三通阀门Ⅰ之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅱ；在换热器的进液口与出液口之间安装压差传感器；换热器连通冷却水进水管路，并在冷却水进水管路上安装管道泵Ⅲ、电动阀门Ⅴ、冷却水流量计、冷却水温度计Ⅱ；换热器连通冷却水排水管路，并在冷却水排水管路上安装冷却水温度计Ⅰ；粉体搅拌溶解机、瓦斯传感器、电动阀门Ⅰ、电动阀门Ⅱ、液位变送器、电动阀门Ⅲ、工作液温度计Ⅱ、电动三通阀门Ⅰ、电动阀门Ⅳ、电动三通阀门Ⅱ、工作液温度计Ⅰ、工作液流量计、粘度计、压差传感器、电动阀门Ⅴ、冷却水流量计、冷却水温度计Ⅱ、冷却水温度计Ⅰ均通过线路与PLC监测与控制装置电连接。本实用新型可以实时监测闭式循环系统的运作情况，并实时分析数据，根据工况变化对系统进行调控，使工作液粘度最优化，工作液温度合理化，气液分离器液位稳定化，以达到保证闭式循环系统持续节能同时稳定高效的运行。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型PLC监测与控制装置的控制框图。
图中：1、粉体搅拌溶解机，2、气液分离器，3、水环真空泵，4、换热器，5、瓦斯进气管路，6、瓦斯传感器，7、管道泵Ⅰ，8、电动阀门Ⅰ，9、液位变送器，10、瓦斯排气管路，11、工作液排液管路，12、电动阀门Ⅱ，13、电动阀门Ⅲ，14、管道泵Ⅱ，15、煤粉过滤装置，16、工作液温度计Ⅱ，17、电动三通阀门Ⅰ17，18、电动阀门Ⅳ，19、电动三通阀门Ⅱ，20、工作液温度计Ⅰ，21、工作液流量计，22、粘度计，23、压差传感器，24、冷却水进水管路，25、管道泵Ⅲ，26、电动阀门Ⅴ，27、冷却水流量计，28、冷却水温度计Ⅱ，29、冷却水排水管路，30、冷却水温度计Ⅰ，31、PLC监测与控制装置，32、多功能电表。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统，包括粉体搅拌溶解机1、气液分离器2、水环真空泵3、换热器4，水环真空泵3的进气口端连通瓦斯进气管路5，并在瓦斯进气管路5上安装瓦斯传感器6，水环真空泵3的出气口端通过管路连通气液分离器2的进气口；粉体搅拌溶解机1的出液口通过管路与气液分离器2连通，并在管路上依次安装管道泵Ⅰ7、电动阀门Ⅰ8；气液分离器2分别连通瓦斯排气管路10以及工作液排液管路11，并在工作液排液管路11上安装电动阀门Ⅱ12；在气液分离器2上安装液位变送器9；气液分离器2的出液口通过管路与换热器4的进液口连通，并在管路上依次安装电动阀门Ⅲ13、管道泵Ⅱ14、煤粉过滤装置15、工作液温度计Ⅱ16、电动三通阀门Ⅰ17，煤粉过滤装置15的两端通过管路并联接通，并在管路上安装电动阀门Ⅳ18；换热器4的出液口通过管路与水环真空泵3连通，并在管路上依次安装电动三通阀门Ⅱ19、工作液温度计Ⅰ20、工作液流量计21、粘度计22；换热器4的出液口与电动三通阀门Ⅱ19之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅰ17；换热器4的进液口与电动三通阀门Ⅰ17之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅱ19；在换热器4的进液口与出液口之间安装压差传感器23；换热器4连通冷却水进水管路24，并在冷却水进水管路24上安装管道泵Ⅲ25、电动阀门Ⅴ26、冷却水流量计27、冷却水温度计Ⅱ28；换热器4连通冷却水排水管路29，并在冷却水排水管路29上安装冷却水温度计Ⅰ30；
如图2所示，粉体搅拌溶解机1、瓦斯传感器6、电动阀门Ⅰ8、电动阀门Ⅱ12、液位变送器9、电动阀门Ⅲ13、工作液温度计Ⅱ16、电动三通阀门Ⅰ17、电动阀门Ⅳ18、电动三通阀门Ⅱ19、工作液温度计Ⅰ20、工作液流量计21、粘度计22、压差传感器23、电动阀门Ⅴ26、冷却水流量计27、冷却水温度计Ⅱ28、冷却水温度计Ⅰ30均通过线路与PLC监测与控制装置31电连接。
还包括用于实时监测水环真空泵3电机功率和电流的多功能电表32，多功能电表32通过线路与PLC监测与控制装置31电连接，多功能电表32可以测量数据分析瞬时节能效率、瞬时节电量、长期节能效率、长期节电量、对应周期(1年)的节约成本。
瞬时节能效率计算公式为：
(或者
其中：P原为原系统瞬时功率，单位为KW；
P节为闭式循环系统瞬时功率，单位为KW；
I原为原系统瞬时电流，单位为A；
I节为闭式循环系统瞬时电流，单位为A。
长期节电量是指闭式循环系统运行1月所节约的电能，计算公式为：b＝W原-W节；
长期节能效率计算公式为：
其中：W原为原系统运行1月所消耗的电能，单位为KW·h；
W节为闭式循环系统运行1月所消耗的电能。
对应周期节约成本计算公式为：F＝B-B1-B2；
其中：B为闭式循环系统运行1年节约电能的总费用；
B1为闭式循环系统运行1年消耗工作液成本；
B2为闭式循环系统设备所消耗的成本。
采用本实用新型的技术方案，可以用来调节实时抽采负压，具体为：启动PLC监测与控制装置31，开启水环真空泵3，在水环真空泵3的抽采过程中，PLC监测与控制装置31采取第k个采样周期，与PLC监测与控制装置31电连接的瓦斯传感器6对瓦斯进气管路5的工况监测，针对瓦斯传感器6监测到的实际工况进行判断，比如瓦斯传感器6监测到的瓦斯进气管路工况，设为Q(k)；将瓦斯传感器6监测到的瓦斯进气管路工况Q(k)与实际工况进行比较，如果瓦斯传感器6监测到的瓦斯进气管路工况Q(k)与实际工况的数值匹配，则结束调节，如果瓦斯传感器6监测到的瓦斯进气管路工况Q(k)与实际工况的数值不匹配，则计算实际工况下的工作液流量，并根据工作液流量计算电动阀门Ⅲ13的开度，并调节到对应值，并结束调节。
采用本实用新型的技术方案，可以通过粘度计22来监测工作液粘度情况，并根据工作液粘度情况进行调节，具体为：启动PLC监测与控制装置31，开启水环真空泵3，在水环真空泵3的抽采过程中，PLC监测与控制装置31采取第k个采样周期，与PLC监测与控制装置31电连接的粘度计22来监测工作液实时粘度V(k)，如果工作液实时粘度V(k)属于最佳粘度区间，则结束调节；如果工作液实时粘度V(k)小于最佳粘度区间，PLC监测与控制装置31通过计算并计算出需要注入更高减阻液的量，PLC监测与控制装置31调节电动三通阀门Ⅱ19的开度，来注入更高减阻液的量，通过PLC监测与控制装置31打开电动阀门Ⅰ8以及粉体搅拌溶解机1来调节减阻液工作液粘度，调节好的减阻液通过管路至换热器4并传输给水环真空泵3，粘度计22再次监测工作液实时粘度V(k)，并重复上述判断调节步骤，直到工作液实时粘度V(k)属于最佳粘度区间，则结束调节；如果工作液实时粘度V(k)大于最佳粘度区间，PLC监测与控制装置31通过计算并计算出需要的给水量，PLC监测与控制装置31调节电动阀门Ⅴ26的开度，通过冷却水进水管路24补充水量，粘度计22再次监测工作液实时粘度V(k)，并重复上述判断调节步骤，直到工作液实时粘度V(k)属于最佳粘度区间，则结束调节；单次调节效果不佳，即仍然达不到粘度区间，采用多次调节。
采用本实用新型的技术方案，可以通过压差传感器23检测到换热器4是否堵塞，如果换热器堵塞的时候可以进行调节，具体为：启动PLC监测与控制装置31，开启水环真空泵3，在水环真空泵3的抽采过程中，PLC监测与控制装置31采取第k个采样周期，与PLC监测与控制装置31电连接的压差传感器23来检测压差值，如果检测到压差传感器23有一定压差值，即换热器4可能受到堵塞，调节电动三通阀门Ⅰ17和电动三通阀门Ⅱ19，改变换热器4中的工作液的液体流向，执行反冲洗程序，工作液流向在换热器4中发生逆转，达到反冲洗的效果，可以很大程度上解决堵塞问题，上述步骤可以反复自动进行。
采用本实用新型的技术方案，可以通过液位变送器9对气液分离器2中的液位进行实时监测，并对监测到的液位进行调节，具体为：启动PLC监测与控制装置31，开启水环真空泵3，在水环真空泵3的抽采过程中，PLC监测与控制装置31采取第k个采样周期，与PLC监测与控制装置31电连接的液位变送器9来监测气液分离器2中的实时液位H(k)，如果气液分离器2中的实时液位H(k)处于最佳液位区间，则结束调节；如果气液分离器2中的实时液位H(k)低于最佳液位区间，PLC监测与控制装置31通过计算并计算出补液量，PLC监测与控制装置31调节电动阀门Ⅰ8的开度，并启动管道泵Ⅰ7进行补液，补液后液位变送器9再次监测气液分离器2中的实时液位H(k)，并重复上述判断步骤，直到气液分离器2中的实时液位H(k)属于最佳液位区间，则结束调节；如果气液分离器2中的实时液位H(k)高于最佳液位区间，PLC监测与控制装置31通过计算并计算出排液量，PLC监测与控制装置31调节电动阀门Ⅱ12的开度，进行排液，排液后液位变送器9再次监测气液分离器2中的实时液位H(k)，并重复上述判断步骤，直到气液分离器2中的实时液位H(k)属于最佳液位区间，则结束调节；单次调节效果不佳，即仍然达不到粘度区间，采用多次调节。
Claims (2)
1.一种配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统，其特征在于，包括粉体搅拌溶解机(1)、气液分离器(2)、水环真空泵(3)、换热器(4)，水环真空泵(3)的进气口端连通瓦斯进气管路(5)，并在瓦斯进气管路(5)上安装瓦斯传感器(6)，水环真空泵(3)的出气口端通过管路连通气液分离器(2)的进气口；粉体搅拌溶解机(1)的出液口通过管路与气液分离器(2)连通，并在管路上依次安装管道泵Ⅰ(7)、电动阀门Ⅰ(8)；气液分离器(2)分别连通瓦斯排气管路(10)以及工作液排液管路(11)，并在工作液排液管路(11)上安装电动阀门Ⅱ(12)；在气液分离器(2)上安装液位变送器(9)；气液分离器(2)的出液口通过管路与换热器(4)的进液口连通，并在管路上依次安装电动阀门Ⅲ(13)、管道泵Ⅱ(14)、煤粉过滤装置(15)、工作液温度计Ⅱ(16)、电动三通阀门Ⅰ(17)，煤粉过滤装置(15)的两端通过管路并联接通，并在管路上安装电动阀门Ⅳ(18)；换热器(4)的出液口通过管路与水环真空泵(3)连通，并在管路上依次安装电动三通阀门Ⅱ(19)、工作液温度计Ⅰ(20)、工作液流量计(21)、粘度计(22)；换热器(4)的出液口与电动三通阀门Ⅱ(19)之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅰ(17)；换热器(4)的进液口与电动三通阀门Ⅰ(17)之间的管路外接分支管路的一端，分支管路的另一端连接电动三通阀门Ⅱ(19)；在换热器(4)的进液口与出液口之间安装压差传感器(23)；换热器(4)连通冷却水进水管路(24)，并在冷却水进水管路(24)上安装管道泵Ⅲ(25)、电动阀门Ⅴ(26)、冷却水流量计(27)、冷却水温度计Ⅱ(28)；换热器(4)连通冷却水排水管路(29)，并在冷却水排水管路(29)上安装冷却水温度计Ⅰ(30)；
粉体搅拌溶解机(1)、瓦斯传感器(6)、电动阀门Ⅰ(8)、电动阀门Ⅱ(12)、液位变送器(9)、电动阀门Ⅲ(13)、工作液温度计Ⅱ(16)、电动三通阀门Ⅰ(17)、电动阀门Ⅳ(18)、电动三通阀门Ⅱ(19)、工作液温度计Ⅰ(20)、工作液流量计(21)、粘度计(22)、压差传感器(23)、电动阀门Ⅴ(26)、冷却水流量计(27)、冷却水温度计Ⅱ(28)、冷却水温度计Ⅰ(30)均通过线路与PLC监测与控制装置(31)电连接。
2.根据权利要求1所述的配套瓦斯抽放泵闭式循环系统运行的监测控制系统，其特征在于，还包括用于实时监测水环真空泵(3)电机功率和电流的多功能电表(32)，多功能电表(32)通过线路与PLC监测与控制装置(31)电连接。
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| CN115898517A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-04-04 | 淄博水环真空泵厂有限公司 | 一种高负压节水煤矿瓦斯抽采系统 |
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