[发明专利]一种用于复杂瓦斯抽采工况下的节能型瓦斯泵组联运系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于复杂瓦斯抽采工况下的节能型瓦斯泵组联运系统及控制方法。瓦斯抽采时，含大量煤粉的瓦斯进入瓦斯抽采泵组，工作液‑煤粉混合物经气液分离器排至斜板式水浴冷却箱进行煤粉强制沉淀和初步冷却，之后经矿用稠浆泵、二次冷却装置和高位过滤池再次进入瓦斯抽采泵组，通过对工作液的液位和粘度进行联锁控制，实现工作液的智能配制、补液及最佳节能粘度的自适应调节；通过对工作液的煤粉浓度和煤泥高度进行联锁控制，实现工作液的智能排污与净化。本发明可实现恶劣抽采条件下瓦斯泵的高效节能和安全可靠运行，智能化水平高，尤其适用于我国煤矿煤层钻孔或工作面上隅角等煤粉含量大、抽采工况差的地面大型(特大型)瓦斯抽采泵站。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种用于复杂瓦斯抽采工况下的节能型瓦斯泵组联运系统及控制方法，尤其适用于煤层钻孔或工作面上隅角等含煤粉杂质较多且工况条件恶劣的瓦斯抽采点。

背景技术

瓦斯抽采泵被广泛应用于煤矿瓦斯抽采系统，具有结构简单、安全可靠等突出优点，但也是业界公认的效率低下的高耗能设备。瓦斯泵的高耗低效性已成为制约我国发展低碳绿色高效矿山的重大技术瓶颈。为此，根据瓦斯抽采泵内气液两相流动特性和能量损失机理，该领域技术人员创新性地提出了减阻工作液降低瓦斯抽采泵能耗新技术，并开发了地面全封闭式瓦斯泵节能系统，该系统主要适用于高抽巷和采空区等煤粉杂质少、水质条件好的抽采地点，在煤矿适用范围较窄，且有如下不足：（1）每台瓦斯泵均需单独配置一套节能系统，而我国大型瓦斯抽采泵站会安装多达5~20台瓦斯泵，造成施工难度大、工程量大且成本高等问题；（2）瓦斯泵内工作液的蒸发会导致减阻液粘度升高，当粘度过高时，可能形成供液断流影响泵的稳定运行，且会影响该技术的节能效果，现工艺均未考虑到该问题；（3）循环池中的减阻液会发生生物降解或剪切降解，粘度改变影响节能效果，且无法实现智能调控；（4）减阻液中硬质颗粒（如煤粉等）未能有效处理，存在管路堵塞、泵体磨损严重等风险，且需人为定期频繁排污，人力消耗大。

截至目前，针对地面大型（特大型）瓦斯抽采泵站，尚无适用于煤层钻孔或工作面上隅角等煤粉含量大、抽采工况差等特点而构建的基于高分子减阻液的瓦斯泵组联运节能系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于复杂瓦斯抽采工况下的节能型瓦斯泵组联运系统，可根据瓦斯抽采泵的运行工况，实时调整工作液的最佳粘度、液位与洁净程度，保证瓦斯泵的高效稳定运行。

本发明的另一目的是提供上述节能型瓦斯泵组联运系统的控制方法，智能化程度高，人力成本低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于复杂瓦斯抽采工况下的节能型瓦斯泵组联运系统，包括瓦斯抽采泵组运行系统、工作液循环降温系统、减阻工作液配补一体化系统、泵内自适应恒粘系统、工作液智能净化系统和泵组PLC监控分站；

所述的瓦斯抽采泵组运行系统包括由至少两台瓦斯抽采泵联运的瓦斯抽采泵组，每台瓦斯抽采泵的进气管路上依次安装有进气调节阀和瓦斯综合参数测试仪，每台瓦斯抽采泵分别连接一气液分离器，所述气液分离器的顶部排气口连接排气管路，每台瓦斯抽采泵还分别连接一套矿用电参数测量仪；

所述的工作液循环降温系统包括斜板式水浴冷却箱、矿用稠浆泵、低位凉水池、二次冷却装置、高位过滤池和温度传感器，所述气液分离器的底部排液口通过排液管路连接所述斜板式水浴冷却箱，斜板式水浴冷却箱置于所述低位凉水池内，斜板式水浴冷却箱的出液口通过进液管路依次连接所述矿用稠浆泵、二次冷却装置、高位过滤池、温度传感器和瓦斯抽采泵组，所述矿用稠浆泵的进液端和所述高位过滤池的出液端分别设有手动调节阀；