[发明专利]煤矿区煤层气安全集输智能调控系统

权利要求书

1.煤矿区煤层气安全集输智能调控系统，其特征在于：包括监控主机、声光报警器，以及分布式设置于煤矿区煤层气集输管网中的多个监控分站，以及煤层气集输管网的管路中间隔设置的多组传感器和负压调节装置，所述每个监控分站接收至少一组传感器采集的管路内的监控数据并传输给监控主机，监控主站根据各个监控分站发来的监控数据，分析判断出煤层气集输管网是否存在异常，当存在管路泄漏或堵塞时，发出声光报警信号；当发生管路断裂时，通过负压调节装置将异常区域管路密闭。

2.根据权利要求1所述的煤矿区煤层气安全集输智能调控系统，其特征在于：每组传感器中至少包括甲烷浓度传感器、负压传感器和流量传感器各一个。

3.根据权利要求2所述的煤矿区煤层气安全集输智能调控系统，其特征在于：每组传感器中还包括一个温度传感器。

4.根据权利要求3所述的煤矿区煤层气安全集输智能调控系统，其特征在于：所述负压调节装置包括负压调节控制器和设置于管路中的电动阀门，所述负压调节控制器接收监控分站的控制信号，控制电动阀门的开合度以调节管路中的负压。

5.根据权利要求4所述的煤矿区煤层气安全集输智能调控系统，其特征在于：所述监控主站还根据各个监控分站发来的监控数据，分析判断煤层气集输管网的运行状态，通过负压调节控制器控制电动阀门调节管路中的负压。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的煤矿区煤层气安全集输智能调控系统，其特征在于：监控主站根据如下方法判断煤层气集输管网是否存在异常：

1)根据同一管路中相邻两组传感器获取的数据，获取这两组传感器之间的管路的压力指标K₁、流量指标K₂和浓度指标K₃；

其中，压力指标K₁＝((P₂-P₁)-ΔP)/ΔP；

其中，P₁为远泵端负压传感器测得的负压值；P₂为近泵端负压传感器测得的负压值；

ΔP=0.089(Δd0+17vπd0Q)0.25·Ld05ρQ2-ρg(z1-z2)+ξ·8π2ρQ12d04;]]>

上式中，Q₁为远泵端流量传感器测得的气体流量；η_甲烷为远泵端浓度传感器测得的甲烷气体浓度；Δ为管道内壁绝对粗糙度；L为两点间管长；d₀为管内径；z₁为远泵端高程；z₂近远泵端高程；ξ为局部阻力损失系数；π为圆周率，g为重力加速度；

ρ＝1.295×(1-0.0058η_甲烷)；

上式中，v_甲烷为标准状态下纯瓦斯的运动粘度；v_空气为标准状态下空气的运动粘度；

流量指标K2=Q2-Q1Q1;]]>

上式中，Q₁为远泵流量传感器测得的气体流量；Q₂为近泵流量传感器测得的的气体流量；

浓度指标K3=η1-η2′η1;]]>

上式中，为通过远泵端流量传感器和甲烷浓度传感器获得的纯瓦斯流量；为通过近泵端流量传感器和甲烷浓度传感器获得的纯瓦斯流量；

2)对于工作面支管段管路，若K₁＞ε₁，且K₂＞ε₂或K₃＞ε₃，则判定该段管路发生泄漏；若K₁＞ε₁，且K₂＜ε₂或K₃＜ε₃，则判定该段管路发生堵塞；

对于干管和主管段管路，若K₂＜ε₂或K₃＜ε₃，且K₁＞ε₁，则判定该段管路发生泄漏；

当判定管路发生泄漏时，若Q₂-Q₁＝0.5Q₁，且P₁小于阈值，则说明管路发生断管，所述阈值为正常运行时远泵端负压传感器测得的负压值的50％。

7.根据权利要求6所述的煤矿区煤层气安全集输智能调控系统，其特征在于：所述煤矿区煤层气集输安全智能调控系统还包括数据库服务器，数据库服务器用于存储监控数据并提供查询调用。