[发明专利]一种煤矿井下煤层气抽采管路故障自动诊断方法

权利要求书

1.一种煤矿井下煤层气抽采管路故障自动诊断方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，采集抽采管路各测点的抽采负压及混合流量值，按测点距抽采泵站的距离由近到远编号，记第i测点的抽采负压、混合流量值分别为P_i、Q_i；

步骤2，采用偏差指标法分析抽采管路的第i测点与第i+1测点之间是否存在故障，并判断故障类型，若故障类型为管路泄露，执行步骤3，否则直接执行步骤4；

步骤3，采用管道漏气点定位方法判断抽采管路的第i测点与第i+1测点之间漏气点的位置；

步骤4，用i+1代替i，返回步骤2判断下一位置的故障类型，直至i＝最后的测点编号；

步骤2中，所述偏差指标法包含以下过程：

a.采用以下公式计算负压偏差指标ΔP、混合流量偏差指标ΔQ

ΔP＝||P_i-P_i+1|-H|

ΔQ＝|Q_i-Q_i+1|

式中，H为抽采管路的阻力，Pa；k₁为局部阻力系数；Δ为管路内壁的当量绝对粗糙度；d为圆形管路内径，对于非圆形管路为当量直径，cm；υ为管路内气体的运动粘度，m²/s；Q_i为第i测点监测到的气体流量，m³/h；X_i为第i测点距抽采泵的管路长度，m；X_i+1为第i+1测点距抽采泵的管路长度，m；ρ为管路内气体的密度，kg/m³；g为重力加速度，m/s²；h_i、h_i+1分别为第i测点、第i+1测点的水平标高，m；

b.分析故障类型，设定抽采负压偏差阈值为ε₁、混合流量偏差阈值为ε₂，若ΔP≥ε₁且ΔQ≥ε₂，则故障类型诊断为管路泄露；若ΔP≥ε₁且ΔQ＜ε₂，则故障类型诊断为管路堵塞；若为其他情况，则诊断为无故障；

步骤3中，所述管道漏气点定位方法采用基于瞬态模型的管道漏气点定位方法和/或基于稳态模型的管道漏气点定位方法；

所述基于稳态模型的管道漏气点定位方法计算过程如下：

a.采集某一时刻第i测点、第i+1测点的抽采负压值；

b.根据第i测点的抽采参数及第i+1测点的抽采参数，采用如下方程计算漏气点距抽采泵的管道长度X

H_i+H_i+1+H_L＝P_i-P_i+1

式中，ξ为漏气点的局部阻力系数；h_X为漏气点的水平标高，m；

所述基于瞬态模型的管道漏气点定位方法计算过程如下：

a.采集不同时间第i测点、第i+1测点的抽采负压值；

b.作图分析第i测点、第i+1测点抽采负压的时程曲线，找出负压的突变点，第i测点、第i+1测点的突变点时间分别为t_i、t_i+1；

c.采用以下计算公式计算漏气点距抽采泵的管路长度X

式中，a为压力波在管路中的传播速度，m/s；V为气体在管道中的流速，m/s。