[发明专利]一种井下供水管网异常预警结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿用系统，具体涉及一种井下供水管网异常预警结构。

背景技术

煤矿井下供水系统是井下安全生产活动所必须具备的生命系统。不论采掘生产活动，还是矿井“一通三防”，都需要具备足够数量和足够压力的水源来支持，达不到水力要求，不仅直接影响井下各用户作业生产，同时还将带来非常重大的安全隐患问题。满足用户需求，提高井下供水系统安全可靠运行，是煤矿安全生产必须解决的问题。煤矿井下供水系统的水源一方面来自地面，由地面经井筒中的供水管路以自流静压的方式向井下-410水平副井底供水与井下供水管网相联，另一方面来自-315东轨钻孔水，直接与井下供水管网相联。由于水的静压，不同层高的采区水压差很大，其结果是有的地方供水不足，有的地方水压过高。另外，矿井井下生产活动由于所处地点不同，用水量不同，水压要求不同，作业方式不同，其用水量凹凸期很难确定，这给井下供水系统的稳定性带来较大困难，生产实践经验表明供水管路的压力超高或较低都会引发各类事故的发生。如果水压过大,则水量消耗大,同时可能对机电设备造成爆裂事故；管压超高容易引发管路薄弱部位开裂，不仅造成人员或设备的意外伤害，同时也会因供水泄露严重，造成整体系统压力提不上去，而导致全矿或一翼生产停产；压力过低，容易造成地势较高的位置水压不足或断水现象，从而影响一个或几个工作面的生产；同时，水压过小，则由于水量小致使雾化效果不好,除尘效果差,同时机电设备的冷却水量不足而超温停机。煤矿井下供水系统为一个连通的管网，由于各采区间的水平差异较大，导致不同采区供水压力差别较大，如负580、负630水平由于供水管路水压过高，有时鼓坏供水管路，现有的闸阀一般为人工闸阀，设置的减压阀进行减压供水，缺点是减压阀容易损坏，维护成本高，还缺少自动性、准确性，对供水系统正常运行影响较大。另一方，一些采区由于供水管路水压较低，经常影响工作面的生产。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出了一种井下供水管网异常预警结构，所述系统借助于传感器技术、现代控制技术及计算机通信技术，通过超压保护、欠压报警与增压、恒压控制等几项措施与管路快速诊断技术的结合，将有效地实现井下复杂供水管网压力自动调节。对管网的跑、冒、滴、漏等一系列异常情况及时发出预警，确保矿井供水系统的安全可靠运行。同时，也可实现地面调度室对井下供水系统的“遥控、遥测、遥信和遥调”等远程监视与调控功能。

本发明的技术方案为：一种井下供水管网异常预警结构，包括PLC控制单元和监控主机，所述PLC控制单元包括防爆电动闸阀、压力传感器、流量传感器、PLC控制器和管路增压装置，所述PLC控制器通过信号线分别与防爆电动闸阀、压力传感器、流量传感器和管路增压装置相连接，所述监控主机通过以太网与所述PLC控制单元相连接。

所述管路增压装置内部设有管道增压泵。

本发明具有如下有益效果：

1）本发明通过对井上井下的压力差、水平上下的压力差的监测，系统采用全局控制策略，实现供水点压力的最优调节。

2）本发明采用电动调节闸阀的设计，省去减压阀，避免了减压阀容易损坏，维护成本高，还缺少自动性、准确性的缺陷。采用管道增压单元有效地解决了上山采掘工作面供水压力与流量不足的问题。

3）本发明建立管网失效故障诊断与预警系统决策模型，对于分析井下复杂供水管网失效的主要因素和薄弱环节,提高管网的可靠性和使用寿命具有理论研究价值和实际意义。

4）本发明与GIS系统进行信息交互，在上位机进行“四遥可”的视化操作，方便调度了解全矿供水管路运行状态。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

附图为本发明的总体结构示意图。

图中，1、监控主机；2、以太网；3、PLC控制单元；4、防爆电动闸阀；5、压力传感器；6、流量传感器；7、管路增压装置。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明，并非限制本发明所涉及的范围。

参见附图所示，本发明包括PLC控制单元3和监控主机1，PLC控制单元3安装在井下供水管路上，可分别安装在负W水平、负X水平、负Y水平、负Z水平的井下供水管路上，其中，W、X、Y、Z分别为深度数据，如可分别为315水平、负330水平、负580水平、负630水平的井下供水管路上，监控主机1设置上位机组态软件，安装在井下的所述PLC控制单元3包括防爆电动闸阀4、压力传感器5、流量传感器6、PLC控制器和管路增压装置7，所述PLC控制器3通过信号线分别与防爆电动闸阀4、压力传感器5、流量传感器6和管路增压装置7相连接，所述监控主机1通过以太网与所述PLC控制单元3相连接。所述管路增压装置7内部设有管道增压泵。PLC控制单元3接入井下工业光纤环网，在监控主机1上可实现远程监视及控制功能。采用组态软件对井下供水监控的各数据进行组态显示，能显示整个控制系统的总体运行画面，有历史曲线、报警记录、参数设置、状态查看、设备运行统计等画面，要求画面友好，便于操作。现场PLC控制单元3采集到压力信号后能根据设定值自动控制电动闸阀开阀门或关阀门，并有开度指示，可形成闭环自动调节与控制系统。PLC控制单元3所包含的控制系统分为手动和自动控制方式，手动控制方式便于系统调试和定期检修。在自动控制方式下：压力传感器5将水压转变为电信号，经放大器放大调整后送至PLC控制器的模拟输人端口，PLC控制器采集模拟输入端口的压力值，将其与内部设定的给定水压值比较，通过智能采样开关的判断决定是否进行模糊控制运算，最后将运算结果经清晰化处理后转化为精确量，控制防爆电动闸阀4的开度以及动作方向，以保持供水管路水压恒定。