[发明专利]一种提高瓦斯抽采浓度的智能辅助动力装置及工作方法

说明书

本发明公开了一种提高瓦斯抽采浓度的智能辅助动力装置及工作方法，包括抽采钢管、固定支架、转轴Ⅰ、转动轴承Ⅰ、转轴Ⅱ、转动轴承Ⅱ、L形密封箱、瓦斯综合测量仪、PLC控制器、变频器、防爆电机、防爆安全箱、变压器和电能供应分站，通过瓦斯综合测量仪实时监测抽采钢管中气体流量和瓦斯浓度，然后反馈给PLC控制器，PLC控制器分析监测数据，若瓦斯浓度低于设定值则对防爆电机的转速进行调整，即实现调整抽采区域的抽采负压的作用，使抽采负压与漏气流量相匹配，从而提高抽采过程中的瓦斯浓度，保证瓦斯抽采的效率及安全性。

技术领域

本发明涉及一种提高瓦斯抽采浓度的装置，具体是一种提高瓦斯抽采浓度的智能辅助动力装置及工作方法。

背景技术

我国煤矿瓦斯抽采主要采用的是密集钻孔联网的负压引流式抽采方式。由于井下地形情况复杂且瓦斯抽采管路长达数千米，沿着瓦斯抽采管路中的管路阻力损耗不断增加，因而抽采负压沿着抽采管路不断衰减，造成抽采管路邻近地面抽采泵的一侧抽采负压过大，而远离抽采一侧的抽采负压过小；实践证明，抽采负压过高或过低都将严重影响抽采效果，当抽采负压过低时，会造成瓦斯流动动力不足，负压抽采影响范围较小，允许导流的瓦斯量少，严重制约抽采瓦斯的运输；抽采负压过高容易造成孔内外压差过大而增加钻孔漏气量，导致抽采浓度衰减快，当浓度介于5％～16％时还会引发爆炸事故。因此，单一地面抽采泵运行下的管网系统，其抽采负压与抽采对象之间不能按需调整的客观性问题严重制约煤矿瓦斯抽采的效果。如何根据煤矿抽采过程中气体中的瓦斯浓度，及时调整抽采区域的抽采负压使抽采负压与抽采瓦斯伴生漏气量相匹配，从而提高抽采过程中的瓦斯浓度，是本行业的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种提高瓦斯抽采浓度的智能辅助动力装置及工作方法，能根据煤矿抽采过程中气体中的瓦斯浓度，及时调整抽采区域的抽采负压使抽采负压与抽采气体流量相匹配，从而提高抽采过程中的瓦斯浓度，保证瓦斯抽采的效率及安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高瓦斯抽采浓度的智能辅助动力装置，包括抽采钢管、固定支架、转轴Ⅰ、转动轴承Ⅰ、转轴Ⅱ、转动轴承Ⅱ、L形密封箱、瓦斯综合测量仪、PLC控制器、变频器、防爆电机、防爆安全箱、变压器和电能供应分站；

所述抽采钢管两端分别装有螺旋连接管，螺旋连接管上装有手动阀门，固定支架固定在抽采钢管内，L形密封箱一端装在固定支架上、另一端穿过抽采钢管的管壁伸出，L形密封箱的外表面与抽采钢管的管壁之间密封连接；转轴Ⅰ、转动轴承Ⅰ、转轴Ⅱ和转动轴承Ⅱ设置在L形密封箱内，转轴Ⅰ一端伸出L形密封箱一端、且通过转动轴承Ⅰ与L形密封箱一端活动连接，转轴Ⅰ处于抽采钢管的轴线上，转轴Ⅰ一端装有防爆叶轮，转轴Ⅰ另一端装有齿轮Ⅰ，转轴Ⅱ与转轴Ⅰ相互垂直，转轴Ⅱ一端装有齿轮Ⅱ，齿轮Ⅱ与齿轮Ⅰ啮合，转轴Ⅱ另一端伸出L形密封箱另一端、且通过转动轴承Ⅱ与L形密封箱另一端活动连接；

所述PLC控制器、变频器、防爆电机处于防爆安全箱内，转轴Ⅱ另一端伸入防爆安全箱内与防爆电机的输出端同轴连接，瓦斯综合测量仪装在抽采钢管内，抽采钢管的管壁上开设密封孔，瓦斯综合测量仪通过数据线穿过密封孔与PLC控制器连接，PLC控制器与电能供应分站和变频器电连接，变频器与防爆电机电连接，电能供应分站通过变压器为PLC控制器、变频器、瓦斯综合测量仪和防爆电机供电。

进一步，所述抽采钢管由中间管段和两个变径管段组成，两个变径管段分别装在中间管段的两端、且变径管段中口径较大的一端与中间管段的端部焊接固定。采用这种结构的中间管段能保证防爆叶轮等设备所需的空间，同时变径管段能直接与螺旋连接管连接，从而在定期检修和维护时，能方便拆卸螺旋连接管。

进一步，所述L形密封箱内充满防爆润滑油。防爆润滑油不仅能在瓦斯抽采过程中防止瓦斯气体与高速转动的齿轮接触；而且还能在齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ在啮合的过程中起到润滑的作用，减少齿轮之间摩擦损耗；同时由于减少摩擦还能避免齿轮高速啮合的过程中产生火花。