[实用新型]一种压力交换系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿井开采技术领域，特别涉及一种用于矿井降温的压力交换系统，本实用新型的压力交换系统能耗低、造价少、控制信号质量高、误判及故障停机少、工作稳定性与安全性好并可通过若干套压力交换器的组合，实现冷、热水的持续。

背景技术

随着矿井开采深度的增加，热害对矿井生产的影响和危害逐渐显现，尤其是800米以上的矿井。

对于矿井降温，目前主要有四种方式，一是冰系统，即通过地面制冰机获得冰水或流化冰，通过管道送至井下，然后在井下融化成5℃左右的冷水，输送至工作面降温，回水一般和矿井水一同排至地面。由于蒸发温度较低，所以制冰降温系统能耗较高；此外冰的流动性差，冰融水不回收，进一步增加了系统能耗及水耗。二是井下集中制冷冷水系统，即在井下开辟制冷硐室，安置制冷机组，蒸发器产出的5～10℃的冷水送至工作面降温，冷凝器产出的热水通过管道送至地面冷却塔。由于冷凝器需要承压，所以其换热性能大大削弱，造成制冷能效也比较低；此外由于井下防爆要求较高，工作环境较差，为了保证系统工作稳定性，制冷机组造价成本非常高。三是承压换热系统，即在地面获得-10℃～0℃的乙二醇溶液，通过管道送至井下承压换热器，冷却从工作面返回的冷水，乙二醇溶液温度升至10～15℃后返回地面，由制冷设备降温。和制冰系统相比，承压换热系统可以有效解决冰的流动性问题及冰融水回收问题，但因其蒸发温度仍较低，且承压换热器存在较大的换热损失，能耗也比较高。四是压力交换系统，即在地面获得4～7℃的冷水，通过管道送至井下的压力交换系统，通过压力交换系统，将冷水势能转移到工作面返回的热水中并送至地面，然后压力减小的冷水在送至工作面降温。和前三种方式相比，压力交换系统可以有效解决蒸发温度过低或冷凝温度过高带来的高能耗较问题，以及井下制冷设备造价高等问题，而且制冷设备地面布置，方便简单。

公开号为“CN101220752A”的发明专利公开了一种深井热交换系统压力转换系统。该发明是一种采用压力交换井下降温系统。但这种系统构造复杂，为了提高工作稳定性必须采用液压控制。而且在控制精准度方面，冗余度不够，一旦流量测量出现较大误差，尤其某个腔室出现堵塞时，系统工作将出现较大波动，甚至冷量的严重损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压力交换系统，用以解决现有技术中矿井降温设备由于蒸发温度过低或冷凝温度过高带来的高能耗问题，以及设备造价高的问题，以及解决系统构造复杂、控制精度差、工作稳定性差的问题。

为解决上述问题，一种压力交换系统，包括：

至少两套压力交换器，各套所述的压力交换器并联连通；

高压冷水管道，所述高压冷水管道通过第一分支阀与每一套所述压力交换器相通；

低压冷水管道，所述低压冷水管道通过第二分支阀与每一套所述压力交换器相通；

高压热水管道，所述高压热水管道通过第三分支阀与每一套所述压力交换器相通；

低压热水管道，所述低压热水管道通过第四分支阀与每一套所述压力交换器相通；

所述压力交换器包括：

三通转换器，通过第一分支阀与所述高压冷水管道相通，通过第二分支阀与所述低压冷水管道相通；

动力源管道，与所述三通转换器相通并为所述三通转换器提供动力；

缓冲容器，通过管道与所述三通转换器相接用以充注水；

第一逆止阀，设置在所述缓冲容器与所述第三分支阀之间，通过管道与所述缓冲容器和所述第三分支阀相接；

第二逆止阀，与第一逆止阀安装方向相反，设置在所述缓冲容器与所述第四分支阀之间，通过管道与所述缓冲容器和所述第四分支阀相接；

热电偶，设置在所述缓冲容器外壁，用于检测所述缓冲容器内液体温度；

流量计，设置在所述三通转换器与所述缓冲容器之间的管道上用以测量所述缓冲容器内水流量；

控制机构，与所述流量计和所述热电偶电连接接收所述流量计的流量信号以及所述热电偶的温度信号，并与所述动力源管道的动力源的控制开关连接以达到控制所述三通转换器方向的目的。

作为优选，为每套所述压力交换器的三通转换器提供动力的动力源管道相连通。

优选地，所述的控制机构为对反馈信号采用冗余设计的控制机构。

优选地，所述热电偶的数目为2-8个。

作为优选方案，所述压力交换系统中包含四套所述的压力交换器。