專(zhuān)利名稱(chēng)：一種乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型技術(shù)涉及到對(duì)混合氣體濃度、流量控制和氣體流向控制的裝置，尤其涉及一種乏風(fēng)模擬和控制試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
中國(guó)煤炭資源豐富，伴隨著煤層氣的資源也十分巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)煤田埋深300-2000米范圍內(nèi)，煤層氣資源總量為30-35萬(wàn)億立方米，相當(dāng)于385億 450億噸標(biāo)準(zhǔn)煤或265億 310億噸石油，與普通天然氣總量(30萬(wàn)億立方米)大致相等。煤層氣是一種清潔能源。發(fā)展清潔能源可以豐富能源供應(yīng)種類(lèi)、增加煤礦安全和利于全球環(huán)境保護(hù)。煤礦中采用向礦井鼓風(fēng)的方法排出礦井中的低濃度的甲烷。這類(lèi)低濃度的甲烷氣體一般濃度較低，濃度一般在I %以下，這類(lèi)氣體叫做乏風(fēng)(VAM)。2000年全球礦井通風(fēng)瓦 斯(VAM)的總量估計(jì)為152億m3。通過(guò)礦井乏風(fēng)排放的甲烷量約占全世界煤礦排放甲烷的70% (USEPA，2002)。中國(guó)占全世界的礦井通風(fēng)瓦斯(VAM)總量的45%，僅次于中國(guó)的是美國(guó)(14%)，其余的是獨(dú)聯(lián)體(10%)，南非(6%)，波蘭(6%)，澳大利亞(3%)等。大量的乏風(fēng)排放不僅對(duì)能源是極大的浪費(fèi)，也對(duì)環(huán)境造成了污染，因此對(duì)乏風(fēng)利用對(duì)于我國(guó)煤礦方面進(jìn)行節(jié)能減排具有重要意義。目前我國(guó)對(duì)乏風(fēng)利用的研究還剛剛起步，缺少相關(guān)的成熟實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)際上也只有歐美極少數(shù)國(guó)家的人還在研究這方面的技術(shù)，主要涉及燃燒技術(shù)，對(duì)試驗(yàn)中需要的氣體模擬和控制方面少有涉及。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決乏風(fēng)試驗(yàn)?zāi)M技術(shù)，提供一種能對(duì)乏風(fēng)氣體濃度和流量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制并對(duì)混合氣的流向進(jìn)行變換控制的裝置，該裝置能夠滿(mǎn)足乏風(fēng)試驗(yàn)的需要。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其包括乏風(fēng)模擬系統(tǒng)和雙向逆流控制系統(tǒng)，所述的乏風(fēng)模擬系統(tǒng)包括用于儲(chǔ)存甲烷氣體的甲烷鋼瓶、用于控制和監(jiān)測(cè)甲烷流量的質(zhì)量流量計(jì)、用于輸送空氣的羅茨風(fēng)機(jī)、用于控制和監(jiān)測(cè)空氣流量的渦輪流量計(jì)、用于甲烷氣體和空氣混合和穩(wěn)壓的混合器和控制裝置；甲烷鋼瓶出口連接質(zhì)量流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)出口連接混合器；羅茨風(fēng)機(jī)出口連接渦輪流量計(jì)，渦輪流量計(jì)出口連接混合器；上述的質(zhì)量流量計(jì)、羅茨風(fēng)機(jī)、渦輪流量計(jì)分別與控制裝置連接；雙向逆流控制系統(tǒng)包括控制閥組和控制裝置，混合器出來(lái)的模擬乏風(fēng)通過(guò)控制閥組與乏風(fēng)試驗(yàn)裝置連接，控制裝置與控制閥組連接，用于控制閥組的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而控制氣體進(jìn)入乏風(fēng)試驗(yàn)裝置的流向變化。優(yōu)選地，上述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，所述的混合器包括文丘里管、旋流混合器、緩沖罐，甲烷和空氣兩種氣體在文丘里管和旋流混合器進(jìn)行充分混合，在緩沖罐內(nèi)穩(wěn)壓。優(yōu)選地，上述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，所述的控制閥組由四個(gè)氣動(dòng)蝶閥和相應(yīng)管路組成，從混合器出來(lái)的氣體分成兩個(gè)支路，在每個(gè)支路上連接一個(gè)氣動(dòng)蝶閥，氣動(dòng)蝶閥后的管路再分成兩路，一路與乏風(fēng)試驗(yàn)裝置相連，另一路通過(guò)一個(gè)氣動(dòng)蝶閥連通排氣口。優(yōu)選地，上述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，所述的控制裝置采用PLC控制裝置，包括PLC控制模塊和人機(jī)界面。優(yōu)選地，上述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，在混合器出口管路上還連接有一個(gè)甲烷儀。優(yōu)選地，上述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，在所述的混合器上還連接有一個(gè)水封裝置。本實(shí)用新型的有益效果是 采用本實(shí)用新型設(shè)備解決了模擬乏風(fēng)氣體濃度在1% -O. 1%，氣體流量在IOOm3/h以下的情況進(jìn)行乏風(fēng)試驗(yàn)的需要，可滿(mǎn)足在試驗(yàn)中氣體流量，濃度，流向周期的不同要求，建立不同工況，以驗(yàn)證在不同工況下的乏風(fēng)試驗(yàn)結(jié)果，提高試驗(yàn)效率。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。其中I-甲燒鋼瓶；2_質(zhì)量流量計(jì)；3_羅茨風(fēng)機(jī)；4_潤(rùn)輪流量計(jì)；5-水封；6_控制裝置；7-氣動(dòng)蝶閥；8_氣動(dòng)蝶閥；9_乏風(fēng)試驗(yàn)裝置；10_甲烷儀；11_混合器。
具體實(shí)施方式
如圖所示是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其包括乏風(fēng)模擬和雙向逆流控制兩個(gè)子系統(tǒng)，乏風(fēng)模擬系統(tǒng)由甲烷鋼瓶I、質(zhì)量流量計(jì)2、羅茨風(fēng)機(jī)3、渦輪流量計(jì)4、混合器11和控制裝置6組成，控制裝置6采用PLC控制裝置，包括PLC控制模塊和人機(jī)界面。甲烷鋼瓶I中儲(chǔ)存了高濃度的甲烷氣體，用于和空氣混合后模擬不同濃度的乏風(fēng)，質(zhì)量流量計(jì)2輸入端與甲烷鋼瓶I連接，輸出端與混合器11連接，質(zhì)量流量與控制裝置6連接，具有測(cè)量反饋通過(guò)的甲烷氣體流量、根據(jù)控制裝置6的控制指令控制輸出氣體流量的功能，一般甲烷鋼瓶I的氣體是高壓氣體，需要通過(guò)減壓后輸出，因此在甲烷鋼瓶I出口還連接有一個(gè)減壓裝置。甲烷鋼瓶I中的氣體減壓后通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)2，質(zhì)量流量計(jì)2接受控制裝置6的信號(hào)，根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行甲烷氣體質(zhì)量流量的PID控制。模擬乏風(fēng)的控制由羅茨風(fēng)機(jī)3輸入，羅茨風(fēng)機(jī)3后面連接一個(gè)渦輪流量計(jì)4，再接入混合器11，羅茨風(fēng)機(jī)3和渦輪流量計(jì)4分別與控制裝置6連接，空氣流量由羅茨風(fēng)機(jī)3變頻控制調(diào)節(jié)輸出，流量設(shè)定通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行。混合器11中包括文丘里管、旋流混合器、緩沖罐。在混合器11上還連接有一個(gè)水封5裝置，水封5裝置可以控制混合器緩沖罐中混合氣的壓力，相當(dāng)于一個(gè)背壓閥。甲烷和空氣兩種氣體在文丘里管和旋流混合器進(jìn)行充分混合，在緩沖罐內(nèi)穩(wěn)壓，確?；旌蠚怏w濃度穩(wěn)定。流量中涉及到的渦輪流量計(jì)4測(cè)量精度達(dá)到I. O級(jí)，質(zhì)量流量計(jì)2的測(cè)量精度達(dá)到O. 8級(jí)。儀器精度保證了控制裝置6對(duì)氣體混合濃度的精度要求，保證混合氣體的品質(zhì)。雙向逆流控制系統(tǒng)包括控制閥組和控制裝置6，混合氣體在進(jìn)入試驗(yàn)裝置的流量變化主要依靠不同閥門(mén)的啟閉狀態(tài)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制閥組由四個(gè)氣動(dòng)蝶閥7、8和相應(yīng)管路組成，從混合器11出來(lái)的氣體分成兩個(gè)支路，在每個(gè)支路上連接一個(gè)氣動(dòng)蝶閥8，氣動(dòng)蝶閥8后的管路再分成兩路，一路與乏風(fēng)試驗(yàn)裝置9相連，另一路通過(guò)一個(gè)氣動(dòng)蝶閥7連通排氣口?？刂蒲b置6通過(guò)對(duì)兩組閥門(mén)的啟閉控制實(shí)現(xiàn)氣體進(jìn)入試驗(yàn)裝置時(shí)流向的周期變化。在大口徑管道中氣動(dòng)閥門(mén)的啟閉速度快于電動(dòng)閥門(mén)，保證在切換過(guò)程中氣體泄漏量最少。氣動(dòng)蝶閥7、8可以進(jìn)行周期性的切換關(guān)閉狀態(tài)，其切換周期可通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行控制，便于調(diào)整試驗(yàn)工況。采用氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行流向切換具有速度快，維護(hù)簡(jiǎn)單，設(shè)備可靠的特點(diǎn)。氣動(dòng)閥門(mén)的啟閉時(shí)間I秒左右，小于同口徑電動(dòng)閥門(mén)的啟閉時(shí)間，減少氣體在切換過(guò)程中存在的氣體泄漏量。閥門(mén)啟閉的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用PLC進(jìn)行周期控制。氣動(dòng)閥門(mén)啟閉的周期時(shí)間間隔可通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)定，這樣便于試驗(yàn)中調(diào)整切換周期，而無(wú)需停止試驗(yàn)。在混合器11出口管路上還連接有一個(gè)甲烷儀10，用于監(jiān)測(cè)混合后也就是模擬的 乏風(fēng)的甲烷濃度。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專(zhuān)利，不能理解為是對(duì)本專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，只要是根據(jù)本專(zhuān)利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專(zhuān)利保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其特征在于其包括乏風(fēng)模擬系統(tǒng)和雙向逆流控制系統(tǒng)，所述的乏風(fēng)模擬系統(tǒng)包括用于儲(chǔ)存甲烷氣體的甲烷鋼瓶(I)、用于控制和監(jiān)測(cè)甲烷氣體流量的質(zhì)量流量計(jì)(2)、用于輸送空氣的羅茨風(fēng)機(jī)(3)、用于控制和監(jiān)測(cè)空氣流量的渦輪流量計(jì)(4)、用于甲烷氣體和空氣混合和穩(wěn)壓的混合器(11)和控制裝置(6);甲烷鋼瓶(I)出口連接質(zhì)量流量計(jì)(2)，質(zhì)量流量計(jì)(2)出口連接混合器(11);羅茨風(fēng)機(jī)(3)出口連接渦輪流量計(jì)(4)，渦輪流量計(jì)(4)出口連接混合器(11);上述的質(zhì)量流量計(jì)(2)、羅茨風(fēng)機(jī)(3)、渦輪流量計(jì)⑷分別與控制裝置(6)連接；雙向逆流控制系統(tǒng)包括控制閥組和控制裝置￠)，混合器(11)出來(lái)的模擬乏風(fēng)通過(guò)控制閥組與乏風(fēng)試驗(yàn)裝置(9)連接，控制裝置(6)與控制閥組連接，用于控制閥組的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而控制氣體進(jìn)入乏風(fēng)試驗(yàn)裝置(9)的流向變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其特征在于所述的混合器(II)包括文丘里管、旋流混合器、緩沖罐，甲烷和空氣兩種氣體在文丘里管和旋流混合器進(jìn)行充分混合，在緩沖罐內(nèi)穩(wěn)壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制閥組由四個(gè)氣動(dòng)蝶閥(7、8)和相應(yīng)管路組成，從混合器(11)出來(lái)的氣體分成兩個(gè)支路，在每個(gè)支路上連接一個(gè)氣動(dòng)蝶閥(8)，氣動(dòng)蝶閥(8)后的管路再分成兩路，一路與乏風(fēng)試驗(yàn)裝置(9)相連，另一路通過(guò)一個(gè)氣動(dòng)蝶閥(7)連通排氣口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制裝置(6)采用PLC控制裝置，包括PLC控制模塊和人機(jī)界面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其特征在于在混合器(11)出口管路上還連接有一個(gè)甲烷儀(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其特征在于在所述的混合器(11)上還連接有一個(gè)水封(5)裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種乏風(fēng)模擬及雙向逆流控制系統(tǒng)，其包括乏風(fēng)模擬系統(tǒng)和雙向逆流控制系統(tǒng)，所述的乏風(fēng)模擬系統(tǒng)包括用于儲(chǔ)存甲烷氣體的甲烷鋼瓶、用于控制和監(jiān)測(cè)甲烷流量的質(zhì)量流量計(jì)、用于輸送空氣的羅茨風(fēng)機(jī)、用于控制和監(jiān)測(cè)空氣流量的渦輪流量計(jì)、用于甲烷氣體和空氣混合和穩(wěn)壓的混合器和控制裝置；甲烷鋼瓶出口連接質(zhì)量流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)出口連接混合器；羅茨風(fēng)機(jī)出口連接渦輪流量計(jì)，渦輪流量計(jì)出口連接混合器；上述的質(zhì)量流量計(jì)、羅茨風(fēng)機(jī)、渦輪流量計(jì)分別與控制裝置連接；雙向逆流控制系統(tǒng)包括控制閥組和控制裝置，混合器出來(lái)的模擬乏風(fēng)通過(guò)控制閥組與乏風(fēng)試驗(yàn)裝置連接，控制裝置與控制閥組連接，用于控制閥組的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而控制氣體進(jìn)入乏風(fēng)試驗(yàn)裝置的流向變化；該裝置可滿(mǎn)足在乏風(fēng)模擬試驗(yàn)中不同氣體流量、濃度、流向控制要求。
文檔編號(hào)G05D11/13GK202548657SQ20122014771
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者劉宇, 吳偉炯, 周啟金, 李冰, 陳澤智 申請(qǐng)人:上海齊耀動(dòng)力技術(shù)有限公司