煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤層氣抽采控制系統(tǒng)及控制技術(shù)，特別涉及一種煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國煤層氣抽采利用活躍，煤層氣抽采量逐年升高，然而我國煤層氣抽采監(jiān)控系統(tǒng)只監(jiān)不控以及控制管理的不到位，抽采造成煤層的自燃發(fā)火、抽采管路吸人、抽采管路瓦斯爆炸等安全事故時有發(fā)生，抽采效率低，大大限制了我國煤層氣工業(yè)的發(fā)展；我國抽采栗為了以后擴能和開采后期的考慮，設計的備用系數(shù)較高，常常是大抽采栗、小抽采量，造成了電力資源的浪費；為了促進煤層氣安全抽采的智能化，提高煤層氣安全抽采的監(jiān)測與控制水平，急需一種煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)煤層氣的安全、節(jié)能、經(jīng)濟、智能抽采。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)及控制方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)，包括以可編程控制器為核心，可編程控制器分別電連接管理系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)，特點在于:管理系統(tǒng)為計算機，信號采集系統(tǒng)包括設置于瓦斯抽放管路內(nèi)不同位置的一氧化碳傳感器、甲烷傳感器、乙炔傳感器、乙烯傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、負壓傳感器、正壓傳感器，執(zhí)行系統(tǒng)包括控制瓦斯抽放栗運行狀態(tài)的高壓饋電開關(guān)、高壓真空電磁起動器、變頻系統(tǒng)，控制水栗運行的隔爆型饋電開關(guān)、低壓磁力起動器，設置于瓦斯抽放管路不同位置的電動閥門組包括設置于地面以上瓦斯抽放管路上的進氣電動調(diào)節(jié)閥、過氣電動調(diào)節(jié)閥、排氣電動調(diào)節(jié)閥、出氣電動調(diào)節(jié)閥。
[0005]其中:管理系統(tǒng)還包括操作臺、觸摸屏，煤層瓦斯抽采時，地面以下瓦斯抽放管路內(nèi)設置一氧化碳傳感器，甲烷傳感器，閥門，地面以上瓦斯抽放管路順序設置進氣電動調(diào)節(jié)閥、過氣電動調(diào)節(jié)閥、甲烷傳感器、溫度傳感器、一氧化碳傳感器、乙烯傳感器、乙炔傳感器、負壓傳感器、流量傳感器、瓦斯抽放栗、甲烷傳感器、正壓傳感器、流量傳感器、排氣電動調(diào)節(jié)閥、出氣電動調(diào)節(jié)閥，可編程控制器還電連接井下注氮系統(tǒng)，瓦斯抽放栗分別管連接冷卻裝置、水栗，水池分別管連接冷卻裝置、水栗。
[0006]其中:管理系統(tǒng)還包括操作臺、觸摸屏，采空區(qū)瓦斯抽采時，地面以下瓦斯抽放管路內(nèi)設置氧氣傳感器、甲烷傳感器、溫度傳感器、一氧化碳傳感器、乙烯傳感器、乙炔傳感器、負壓傳感器、流量傳感器，地面以上瓦斯抽放管路順序設置進氣電動調(diào)節(jié)閥、過氣電動調(diào)節(jié)閥、甲烷傳感器、溫度傳感器、一氧化碳傳感器、負壓傳感器、流量傳感器、瓦斯抽放栗、甲烷傳感器、正壓傳感器、流量傳感器、排氣電動調(diào)節(jié)閥、出氣電動調(diào)節(jié)閥，可編程控制器還電連接井下注氮系統(tǒng)、煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，瓦斯抽放栗分別管連接冷卻裝置、水栗，水池分別管連接冷卻裝置、水栗。
[0007]—種煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)的控制方法，包括通過管理系統(tǒng)啟動抽采系統(tǒng)，特點在于:煤層瓦斯抽采時，地面管路中甲烷傳感器濃度小于低限值DX，打開排氣電動調(diào)節(jié)閥，排空瓦斯氣，并關(guān)閉出氣電動調(diào)節(jié)閥，停止對瓦斯利用系統(tǒng)供氣，地面管路中甲烷傳感器濃度大于高限值GX，逐漸打開進氣電動調(diào)節(jié)閥注入空氣降低甲烷濃度在低限值與高限值GX之間，當煤層管路中的一氧化碳傳感器測得的一氧化碳濃度大于等于煤層加速氧化濃度限值A，或溫度傳感器溫度大于等于溫限值WX，或乙烯傳感器濃度值大于等于最小值YZ，或乙炔傳感器濃度大于等于極限值JZ，可編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，由可編程控制器啟動井下注氮系統(tǒng)對對應煤層進行注氮滅火，當煤層管路中的一氧化碳傳感器測得的一氧化碳濃度大于等于煤層出現(xiàn)明火濃度限值B，或乙炔傳感器濃度大于等于極限值JZ，通過接入的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出警報處理，地面管路中負壓傳感器測得負壓值小于等于底限值D時，可編程控制器通過變頻系統(tǒng)逐漸提高瓦斯抽放栗轉(zhuǎn)速，地面管路中負壓傳感器測得負壓值大于等于高限值G時，可編程控制器通過變頻系統(tǒng)逐漸降低瓦斯抽放栗轉(zhuǎn)速，通過調(diào)速后，地面管路中負壓傳感器測得負壓值還小于等于超底限值CD時，可編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，當負壓變化率大于等于堵塞確定值DS時，抽放管路堵塞，編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，處理堵塞。
[0008]其中:某個鉆孔的甲烷傳感器測得甲烷濃度值小于等于高低限值GD時，關(guān)閉對應閥門，地面甲烷傳感器測得甲烷濃度值小于等于高低限值GD時，可編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，瓦斯抽放栗前端流量傳感器測得的流量值小于等于低限值LD，停止抽采，當流量降低至原值的DL以下時，同時瓦斯?jié)舛鹊椭猎档腤Z以下時，鉆孔漏氣，停止抽采，處理漏氣，當抽采量與額定抽采量的比值小于定值的BZ時，可編程控制器通過變頻系統(tǒng)逐漸降低瓦斯抽放栗轉(zhuǎn)速，節(jié)能抽采。
[0009]其中:通過瓦斯抽放栗前端的甲烷傳感器、流量傳感器與瓦斯抽放栗后端的甲烷傳感器、流量傳感器獲取對應偏差比值的絕對值大于等于DB，隨時跟蹤監(jiān)測煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過管理系統(tǒng)做出停止抽采或控制措施。
[0010]一種煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)的控制方法，包括通過管理系統(tǒng)啟動抽采系統(tǒng)，特點在于:采空區(qū)瓦斯抽采時，地面管路中甲烷傳感器濃度小于低限值DX，打開排氣電動調(diào)節(jié)閥，排空瓦斯氣，并關(guān)閉出氣電動調(diào)節(jié)閥，停止對瓦斯利用系統(tǒng)供氣，地面管路中甲烷傳感器濃度大于高限值GX，逐漸打開進氣電動調(diào)節(jié)閥注入空氣降低甲烷濃度在低限值DX與高限值GX之間，當?shù)孛嬉韵虏煽諈^(qū)管路中的一氧化碳傳感器測得的一氧化碳濃度大于等于煤層加速氧化濃度限值A，或溫度傳感器溫度大于等于溫限值WX，或乙烯傳感器濃度值大于等于最小值YZ，可編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，由可編程控制器啟動井下注氮系統(tǒng)對對應煤層進行注氮滅火，當采空區(qū)管路中的一氧化碳傳感器測得的一氧化碳濃度大于等于煤層出現(xiàn)明火濃度限值B，或乙炔傳感器濃度大于等于極限值JZ，通過接入的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出警報處理，地面管路中負壓傳感器測得負壓值小于等于底限值D時，可編程控制器通過變頻系統(tǒng)逐漸提高瓦斯抽放栗轉(zhuǎn)速，地面管路中負壓傳感器測得負壓值大于等于高限值G時，可編程控制器通過變頻系統(tǒng)逐漸降低瓦斯抽放栗轉(zhuǎn)速，通過調(diào)速后，地面管路中負壓傳感器測得負壓值還小于等于超底限值CD時，可編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，當負壓變化率大于等于堵塞確定值DS時，抽放管路堵塞，編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，處理堵塞。
[0011]其中:地面管路甲烷傳感器測得甲烷濃度值小于等于低低限值DD時，可編程控制器關(guān)斷高壓饋電開關(guān)、隔爆型饋電開關(guān)、過氣電動調(diào)節(jié)閥，停止抽采，瓦斯抽放栗前端流量傳感器測得的流量值小于等于低限值LD，停止抽采，當流量降低至原值的DL以下時，同時瓦斯?jié)舛鹊椭猎档腤Z以下時，采空區(qū)管路漏氣，停止抽采，處理管路漏氣，當抽采量與額定抽采量的比值小于定值的BZ時，可編程控制器通過變頻系統(tǒng)降低瓦斯抽放栗轉(zhuǎn)速，節(jié)能抽采。
[0012]其中:通過瓦斯抽放栗前端的甲烷傳感器、流量傳感器與瓦斯抽放栗后端的甲烷傳感器、流量傳感器獲取對應偏差比值的絕對值大于等于DB，隨時跟蹤監(jiān)測煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過管理系統(tǒng)做出停止抽采或控制措施，地面以下采空區(qū)管路中甲烷傳感器、溫度傳感器、一氧化碳傳感器、負壓傳感器、流量傳感器與地面以上管路中的甲烷(傳感器、溫度傳感器、一氧化碳傳感器、負壓傳感器、流量傳感器獲取對應偏差比值，隨時跟蹤監(jiān)測煤層氣安全抽采智能控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過管理系統(tǒng)做出停止抽采或控制措施，當氧氣傳感器濃度大于YD值時，可編程控制器通過變頻系統(tǒng)逐漸降低瓦斯抽放栗轉(zhuǎn)速，至