[发明专利]一种煤矿井下可移动式水射流系统

说明书

本发明公开一种煤矿井下可移动式水射流系统，包括射流发生系统和信号采集与控制系统。射流发生系统包括可移动小车、水箱、高压泵、压力表、流量表、溢流阀、电控液力变速器等，信号采集与控制系统通过压力传感器、流量传感器等将数据转化为标准电流信号，通过无线传输系统传输，采用PLC控制器控制并将最终数据输出到计算机进行显示和自存储记录。该系统适用于水射流冲击中压力流量准确实时控制与调节，设备体积小，便安装移动，操作简单，独立性强，安全性好。

技术领域

本发明涉及一种水射流技术，具体涉及煤矿井下用的水射流系统。

背景技术

水射流是近几十年发展的一项新技术，该技术以水为工作介质，通过增压设备和特定形状的喷嘴产生高速射流束，具有极高的能级密度。因其具有清洁、无热效应、易于控制、效率高、成本低、操作安全、使用方便等特点，在清洗、切割、破碎方面效果尤为显著，在轻工、机械、建筑、采矿、航空、铁道、船舶等部门取得了广泛应用。近年来，一些新型射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现，大大提高了其切割、剥离和破碎能力，更进一步拓宽了射流技术的应用范围。

近几十年来水射流作为煤层气的重要采掘增产技术，在低渗突出煤层压裂中得到了推广。采用水射流在煤层中割缝后压裂，可起到控制裂缝扩展方向、增加压裂范围、提高抽采效果的作用，同时可减少压裂、抽采钻孔的施工量、减少煤层瓦斯抽采时间。

现有的煤矿井下水射流系统通常在泵出口出连接管道到工作面附近，水箱和水泵等射流发生装置相互独立，且在工作面布置阀来人工调节工作面压力，不能达到更智能控制，反馈到地面的仅仅是射流压力。

现有的煤矿井下水射流系统存在的问题如下：

1、由于冲击力决定了高压水流对物体表面的作用效果，由于受到流体特性的影响，水射流喷嘴处产生的高压水流对物体表面产生的冲击力受到喷射距离、喷头结构材质等因素影响，冲击压力不恒定。

2、现有的设备不可移动，其通常是在水泵的出口位置采集压力作为水射流冲击瞬时压力参数提供给控制器，由于水泵距离施工地点较远，管道较长，这样会的导致出口压力与理论计算值产生偏差，影响控制器对射流控制的准确性。

3、由于井下设备较多，射流发生系统管线多，设备之间相互干扰，且机器产生的高分贝噪声，严重危害着人们的身心健康。

因此研究设计出适合煤矿井下的水射流冲击瞬时压力测试方法及装置，对环境适用性更强，便于安装、移动，更准确的反馈与调节射流冲击压力。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿井下可移动式水射流系统，以准确获得水射流冲击瞬时压力供控制器准确控制调节水泵输出流量，并便于安装移动，减小干扰，减小噪音，独立性强，安全性好，能够更好的适应煤矿井下环境。

本发明的技术方案如下：

一种煤矿井下可移动式水射流系统，包括射流发生系统和信号采集与控制系统。

所述射流发生系统包括可移动小车、水箱、水泵、变速器、射流主管、注水主管。所述水箱、水泵、变速器和注水主管集成安装在可移动小车上，水泵的进水端通过变速器与水箱连接，水泵的出水端连接注水主管，水泵管路上设置有压力表；所述注水主管和射流主管之间通过高压水带连接，射流主管上设置有安全阀。

所述信号采集与控制系统包括第一和第二压力传感器、第一和第二流量传感器、甲烷传感器、控制器和计算机。所述第一压力传感器和第一流量传感器安装在水泵出口端的注水主管上。所述第二压力传感器和第二流量传感器安装在射流主管上。压力传感器和流量传感器实时采集水泵出水端注水主管和高压水管的射流瞬时压力和流量，第二流量传感器实时测量射流主管中的流量，而第一压力传感器测量水泵出口真实压力，第二压力传感器反馈射流真实压力，数据通过数据采集器采集后通过无线传输到控制器和计算机，根据已设定所需真实压力参数值自动调节水泵流量，两压力差值反映损失的流量。