[發明專利]煤礦瓦斯抽采泵節能穩定運行調控系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202011222422.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112343648B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 張一帆;周福寶;李金石;劉春;康建宏;顏思量;張強強;張帝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21F17/18;F04B49/06;F04B49/10
• 代理公司: 徐州千秋知識產權代理事務所(普通合伙) 32556
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種煤礦瓦斯抽采泵節能穩定運行調控系統及其控制方法，該系統包括設備運行系統、數據采集系統、節能控制系統，數據采集系統用于采集、顯示與傳輸瓦斯抽采泵軸功率、抽采負壓和瓦斯流量以及減阻液的粘度、流量和溫度等；節能控制系統依次從小到大調節智能配液加注機的注液量，在滿足瓦斯抽采負壓和流量不變的要求下，從中尋求瓦斯泵軸功率的最小值、減阻液的最佳節能粘度值及對應的供液流量值。本發明從瓦斯抽采泵的減阻液粘度和供液量與抽采負壓(抽采流量)的最優匹配關系中探明了瓦斯抽采泵最佳節能率和最小功耗值，實現了瓦斯抽采泵節能穩定運行的智能化控制并可保持其最佳節能效果。

技術領域

本發明涉及煤礦瓦斯抽采技術領域，具體涉及一種煤礦瓦斯抽采泵節能穩定運行調控系統及其控制方法。

背景技術

我國目前煤礦瓦斯抽采系統優化主要從降低抽采管網阻力、改進抽采工藝及調控抽采負壓和流量等方面研究，而普遍忽視了瓦斯抽采系統的動力源—瓦斯抽采泵的節能降耗和穩定運行。我國煤礦全年有上萬臺瓦斯抽采泵連續運行，年耗電量超200億kWh，其高耗低效性和運行穩定性一直是難以解決的工程問題。為此，該領域技術人員創新性地提出了減阻工作液降低瓦斯抽采泵能耗新技術，節能效果顯著。

然而，該技術尚存在兩點不足：(1)煤礦瓦斯抽采系統運行工況復雜多變，減阻工作液的粘度和供液流量會改變抽采系統的抽采負壓和流量，且減阻液的最優參數(如粘度、供液量等)與瓦斯抽采泵的型號、轉速、負壓、煤粉及礦區水質等條件緊密相關，但目前沒有相應的理論和方法進行現場指導，該技術的實施完全依靠人工經驗來調節與控制，無法針對不同的抽采工況來適時智能調控減阻液濃度達到最優節能粘度，從而無法實現該技術的最大節能效益，不利于其應用與推廣；(2)該技術沒有考慮到瓦斯抽采泵的運行穩定性對其節能效果的影響，而瓦斯泵的穩定運行是實現其節能降耗的基礎和前提，并且國內外相關技術也均未對瓦斯抽采泵運行故障的智能診斷與處理等工作進行研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤礦瓦斯抽采泵節能穩定運行調控系統。

本發明的另一目的是提供一種基于上述煤礦瓦斯抽采泵節能穩定運行調控系統的調控方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種煤礦瓦斯抽采泵節能穩定運行調控系統，包括設備運行系統、數據采集系統、節能控制系統，

所述設備運行系統包括瓦斯抽采泵、氣液分離器、冷卻設備、循環池、智能配液加注機及供液泵，所述瓦斯抽采泵的進氣口連接瓦斯進氣管路，瓦斯抽采泵的排放口連接所述氣液分離器的入口，所述氣液分離器的排氣口連接排氣管路，氣液分離器的排液口連接所述冷卻設備的進液口，所述冷卻設備的排液口連接所述循環池的入口，所述智能配液加注機的出液口連接循環池的入口，所述循環池的出口連接所述供液泵，所述供液泵通過補液管路連接所述瓦斯抽采泵的進液口；

所述數據采集系統包括瓦斯泵參數采集模塊、工作液參數采集模塊及抽采參數采集模塊；所述節能控制系統包括PLC控制處理器和信號處理模塊；

所述瓦斯泵參數采集模塊的輸入端連接瓦斯抽采泵的電機，用于監測瓦斯抽采泵電機的電流、電壓和軸功率，所述工作液參數的采集模塊分別設置在循環池中和補液管路上，用于監測循環池內減阻液的粘度以及監測補液管路上減阻液的供液流量和溫度，所述抽采參數采集模塊設置在瓦斯進氣管路上，用于監測進氣管路上的瓦斯抽采負壓和抽采流量，所述瓦斯泵參數采集模塊、工作液參數采集模塊及抽采參數采集模塊的輸出端分別通過信號處理模塊與所述PLC控制處理器的輸入端連接，所述PLC控制處理器的輸出端分別與智能配液加注機、供液泵連接。

優選地，所述瓦斯泵參數采集模塊包括礦用電參數測量儀，礦用電參數測量儀與瓦斯抽采泵的電機相連；所述工作液參數采集模塊包括電磁流量計、粘度傳感器、在線溫度計，電磁流量計和在線溫度計通過補液管路依次與瓦斯抽采泵相連，粘度傳感器與循環池相連；所述抽采參數采集模塊包括瓦斯綜合參數測定儀，瓦斯綜合參數測定儀通過瓦斯進氣管路與瓦斯抽采泵連接。