[发明专利]一种煤矿瓦斯抽放中水环真空泵和抽采主管路控制方法

说明书

本发明提供一种煤矿瓦斯抽放中水环真空泵和抽采主管路控制方法，采用以下步骤：1)抽采主管路瓦斯浓度检测，2)瓦斯浓度变化率计算，3)调节阀门开度的计算和控制，4)水环真空泵异步电机转速计算和控制，其特征在于：步骤1)中，利用瓦斯浓度传感器检测抽采主管路瓦斯浓度；步骤2)中，计算抽采主管路瓦斯浓度变化率；步骤3)中，在抽采主管路中设置有线性流量特性的调节阀，根据瓦斯浓度变化计算和控制阀门开度；步骤4)中，根据瓦斯浓度变化计算和控制驱动水环真空泵的异步电机转速。本发明优点是：可以根据抽采主管路瓦斯浓度变化，控制抽采主管路调节阀开度和水环真空泵异步电机转速，既节能又能提高抽放出气体的利用价值。

技术领域

本发明涉及一种水环真空泵抽放煤矿瓦斯控制方法，特别是涉及一种煤矿瓦斯抽放中水环真空泵和抽采主管路控制方法。

背景技术

煤矿瓦斯抽采就是向煤层和瓦斯集聚区域打钻，将钻孔接在专用的管路上，最后汇集到抽采主管路中，用水环真空泵等抽采设备将煤层和采空区中的瓦斯抽至地面。抽采瓦斯不仅是降低开采过程中的瓦斯涌出量、防止瓦斯超限和积聚，预防瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故的重要措施，还可变害为利，作为煤炭伴生的资源加以开发利用。

水环真空泵将抽出的瓦斯气体经气水分离器后输送到储气罐，以备使用。在瓦斯抽放中，主管路中瓦斯浓度会随时变化。当主管路中瓦斯浓度太低时，如果水环真空泵异步电机还保持原来的转速，那么就浪费很多电能。当主管路中瓦斯浓度太低时，如果抽采主管路中阀门开度保持不变，经水环真空泵抽出的瓦斯气体浓度就会达不到使用要求，往往被直接排放到大气中，浪费了能源，又增加了温室效应。因此，在抽采主管路瓦斯浓度变化时如何相应的对抽采主管路阀门开度和水环真空泵异步电机转速进行控制，对于节能以及提高抽放出气体的利用价值具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿瓦斯抽放中水环真空泵和抽采主管路控制方法，其技术方案为：采用以下步骤：1)抽采主管路瓦斯浓度检测，2)瓦斯浓度变化率计算，3)调节阀门开度的计算和控制，4)水环真空泵异步电机转速计算和控制，其特征在于：步骤1)中，在PLC控制(5)的第k个采样周期，利用瓦斯浓度传感器(1)检测抽采主管路(7)瓦斯浓度，设为s(k)；步骤2)中，设第(k-1)个采样周期中抽采主管路(7)瓦斯浓度为s(k-1)，则第k个采样周期中瓦斯浓度变化率为e(k)＝[s(k)-s(k-1)]/s(k-1)；步骤3)中，在抽采主管路(7)中设置有线性流量特性的调节阀(8)，在PLC控制(5)的第k个采样周期调节阀(8)开度计算为p(k)＝p(k-1)*[1+e(k)]，其中p(k-1)为第(k-1)个采样周期中调节阀(8)开度，并且0<p(k)≤100％，考虑到瓦斯抽放的安全性，设置最小阀门开度阈值p₀，当调节阀开度计算值p(k)小于等于最小开度阈值p₀时，令p(k)＝p₀，对调节阀(8)开度进行调节至p(k)；步骤4)中，水环真空泵(2)由变频调速的异步电机(3)驱动，在PLC控制(5)的第k个采样周期，异步电机(3)转速计算为n(k)＝n(k-1)*[1+c₀*e(k)]，其中n(k-1)为第(k-1)个采样周期中异步电机(3)转速，c₀为转速调节系数，为常数，在0.8～1.3之间取值，考虑到瓦斯抽放的安全性，设置异步电机最小转速阈值n₀，当异步电机转速计算值n(k)小于等于异步电机最小转速阈值n₀时，令n(k)＝n₀，对异步电机(3)转速进行调节至n(k)。

本发明与现有技术相比，其优点是：可以根据抽采主管路瓦斯浓度变化控制抽采主管路调节阀开度和水环真空泵异步电机转速，既节能又能提高抽放出气体的利用价值。

附图说明

图1是本发明的煤矿瓦斯抽放中水环真空泵和抽采主管路系统结构示意图。

图2是本发明的煤矿瓦斯抽放中水环真空泵和抽采主管路控制流程图。