CN114000913A - 一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，包括安装于瓦斯抽采管路上的激光甲烷传感器、三参数传感器和安装于旁通管路上的气动蝶阀装置。本发明的装置上包括流量检测所使用的所有传感器，和气动阀门自动控制装置，均具备“智能通讯接口”，可实现检测数据的实时传输，和可通过远程控制功能，通过各传感器检测数据上传至地面“中心计算机”，旁通阀的开闭周期可以在“中心计算机”软件上人为“设定”，旁通阀打开时作为运行方式，不采集数据。旁通阀关闭时采集开闭压差数据，作为定时周期时间段的有效数据，并将采集的有效数据自动代入软件计算出需要的瓦斯纯量和瓦斯累积量，从而实现远程自动控制检测。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，尤其涉及一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置。
背景技术
瓦斯是煤矿开采中多种严重灾害之一，所以国家要求(AQ1027-2006等)高瓦斯矿井和有瓦斯突出风险的矿井，必须实行先抽后采的方法，用以降低煤层所含瓦斯总量，瓦斯抽采达到一定的抽采比例，方可投产开采煤炭。随着煤矿智能化建设发展，在瓦斯抽采领域，自动控制监测在煤矿井下使用范围越来越广泛。
在煤矿瓦斯抽采计量工作中传统的计量检测方法为：瓦斯浓度检测：利用抽气装置(抽气筒)，通过管道上预留的“取气孔”，人工抽出管道中的气体，再使用手动“光学瓦斯机”(一种简易的气体光谱仪器)，观测得出管道气体的瓦斯浓度。
目前通用中，自动检测瓦斯浓度的技术已经在煤矿普遍使用。但是“孔板计量”检测点目前均在使用人工检测的方式，方法如上，以下流量、负压、温度的检测也一样是纯人工操作。
气体流量检测：根据国家有关煤矿瓦斯抽放的相关要求，各检测点必须使用“孔板流量计”作为基本的流量检测方法。具体检测方法是：使用玻璃“U”型“水柱”压差计，分别连在“孔板流量计”的“正负压”取气咀的两端，关闭“旁路阀门”，读出孔板压差，再根据孔板系数、压差值、负压和温度计算出标况流量，继而计算出瓦斯纯量和瓦斯累积量。测量完毕后再打开“旁路阀门”，用以改善孔板形成的管路阻力。
气体负压检测：一般使用机械指针式“负压”表，或玻璃“水银U型压差计”，连接在管道取样孔，人工读取数值。
温度检测：使用普通水银或酒精温度计，直接***检测孔读取。
最后所测的数据还需要人工代入公式计算，人工填写各类报表等。
目前，也有自动检测技术用于煤矿瓦斯抽采计量检测，4个计量检测参数中，目前瓦斯浓度、负压、温度的自动检测技术基本成熟，唯有“流量”检测不甚成熟。
常见的流量自动检测方式有涡街流速检测法、涡轮测速法、V锥差压检测法、威力巴差压检测法、皮托管差压检测法等，均由于煤矿特定环境较差的原因，存在不同的适应性问题，有些易被煤渣堵塞，有些方法对气体流速范围要求较高，故而现场综合使用效果均无法超越原始的纯金属结构的“孔板流量计”。也因此原因，煤矿规程要求必须保留“孔板流量计”作为人工核对的最终手段。
但孔板流量计在使用中因涉及到旁通阀的操作问题，因此自动检测的同时还涉及自动控制的问题，又因为在煤矿一些特点场所，强电的使用会受到严格的限制，无法使用常见的电动阀门，这样就使得孔板自动控制检测变的更加困难。这也是众多自动检测技术均规避使用孔板自动检测方法的原因之一。
也使计量检测工作及设备维护需要投入大量人工，同时对作业人员素质要求较高，人工读取数值差异无法避免的等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决瓦斯抽采计量工作中，传统孔板计量检测方法需要投入大量人工且人工检测读数存在误差、以及常规流量自动检测方式因煤矿特定环境较差存在不同的适应性问题，而提出的一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，包括包括孔板流量计、旁通管道、激光甲烷传感器、三参数传感器和安装于旁通管路上的气动蝶阀装置，所述激光甲烷传感器配合水过滤装置采用***式的安装方式安装于瓦斯抽采管路上，并通过供电与通讯信号线路连接至控制子站或地面中心站，所述三参数传感器与孔板流量计两端取样气嘴连接，并通过供电与通讯信号线路连接至控制子站或地面中心站，所述气动蝶阀通过气动蝶阀控制气管与气动蝶阀控制箱连接，气动蝶阀控制箱与压缩空气进气管路连接，通过供电和控制信号线路连接至控制子站或地面中心站。
更进一步地，所述激光甲烷传感器的测量精度高，量程准确，现场运行稳定性好、维护量小，测量元件不直接接触被测介质，调校方便，配合水过滤器采用***式的安装方式工艺简单、易操作，管道内部无压损，采用了自校准技术避免日常维护。
更进一步地，所述孔板压差检测，使用技术稳定的“薄膜电容式原理”的“电子微压差计”，替代人工检测的“U型水柱压差计”，这样既保留了“孔板流量计”的高可靠性、高环境适应性和极好的抗堵塞能力，又实现了自动化检测的目的。
更进一步地，所述旁通阀使用“气动蝶阀”，通过“低电压直流”供电的煤矿本质安全型即一种耗能极低的安全供电标准的微型电动阀，控制井下日常使用的压缩空气气路，实现对旁通阀门的开闭控制。
更进一步地，所述各传感器检测数据上传至地面“中心计算机”，其中旁通阀的开闭周期可以在“中心计算机”软件上人为“设定”，旁通阀打开时作为运行方式，不采集数据，旁通阀关闭时采集开闭压差数据，作为定时周期时间段的有效数据，并将采集的有效数据自动代入软件计算出需要的瓦斯纯量和瓦斯累积量。
本发明的有益效果为：
本发明中，通过各传感器检测数据上传至地面“中心计算机”，其中旁通阀的开闭周期可以在“中心计算机”软件上人为“设定”，旁通阀打开时作为运行方式，不采集数据。旁通阀关闭时采集开闭压差数据，作为定时周期时间段的有效数据，并将采集的有效数据自动代入软件计算出需要的瓦斯纯量和瓦斯累积量，从而实现自动控制检测的效果,流量检测所使用的所有传感器，和气动阀门自动控制装置，均具备“智能通讯接口”,采用485智能信号传输，可实现检测数据的实时传输，和可通过远程控制功能。
附图说明
图1为本发明提出的种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置的结构示意图；
图中：1、孔板流量计；2、三参数传感器；3、激光甲烷传感器；4、旁通管路；5、气动蝶阀；6、气动蝶阀控制气管；7、气动蝶阀控制箱；8、压缩空气进气管；9、供电和控制信号线路；10、检测胶管；11-1、第一检测气阀1；11-2、第二检测气阀2；12-1、取样气嘴1；12-2、取样气嘴2；13、第一供电与通讯信号线路；14、水过滤器；15、现场显示屏；16、第二供电通讯信号线路；17、控制子站或地面中心站；18、瓦斯抽采管路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例，参照图1，一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，包括孔板流量计1、旁通管道4、激光甲烷传感器3、三参数传感器2和安装于旁通管路上的气动蝶阀5装置，所述激光甲烷传感器3配合水过滤装置14采用***式的安装方式安装于瓦斯抽采管路18上，并通过第一供电与通讯信号线路13连接至控制子站或地面中心站17。
所述三参数传感器2与孔板流量计1两端取样气嘴连接，并通过第二供电与通讯信号线路16连接至控制子站或地面中心站17。所述气动蝶阀5通过气动蝶阀控制气管6与气动蝶阀控制箱7连接，气动蝶阀控制箱7与压缩空气进气管路8连接，通过供电和控制信号线路9连接至控制子站或地面中心站17，各传感器检测数据上传至地面“中心计算机”，其中旁通阀的开闭周期可以在“中心计算机”软件上人为“设定”。
旁通阀打开时作为运行方式，不采集数据。旁通阀关闭时采集开闭压差数据，作为定时周期时间段的有效数据，并将采集的有效数据自动代入软件计算出需要的瓦斯纯量和瓦斯累积量。从而实现自动控制检测的效果。
旁通蝶阀5打开时，混合气体从旁通管路4及孔板流量计1内经过，不采集数据。需要采集数据时，通过在“中心计算机”软件上人为“设定”旁通蝶阀5开闭周期，通过远程操作气动蝶阀控制箱7控制旁通气动蝶阀5关闭时，混合气体从孔板流量计1内经过，三参数传感器2及激光甲烷传感器3采集数据自动代入软件计算出需要的瓦斯纯量和瓦斯累积量，从而实现自动控制检测的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，包括瓦斯抽采管路(18)、连通于瓦斯抽采管路(18)上的旁通管道(4)、控制子站或地面中心站(17)，其特征在于，所述瓦斯抽采管路(18)上安装有孔板流量计(1)、三参数传感器(2)和激光甲烷传感器(3)，所述旁通管道(4)中部安装有气动蝶阀(5)装置，所述激光甲烷传感器(3)的进气端连接有水过滤器(14)，且水过滤器(14)与瓦斯抽采管路(18)连通。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，其特征在于，所述激光甲烷传感器(3)通过第一供电与通讯信号线路(13)和控制子站或地面中心站(17)连接。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，其特征在于，所述三参数传感器(2)的两端通过两根检测胶管(10)分别连接有第一检测气阀(11-1)和第二检测气阀(11-2)，且第一检测气阀(11-1)和第二检测气阀(11-2)依次连接有第一取样气嘴(12-1)和第二取样气嘴(12-2)，第一取样气嘴(12-1)和第二取样气嘴(12-2)分别连接在孔板流量计(1)两端。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，其特征在于，所述气动蝶阀装置(5)通过气动蝶阀控制气管(6)连接有气动蝶阀控制箱(7)，气动蝶阀控制箱(7)通过气管连接有压缩空气进气管道(8)，控制信号线路通过供电和控制信号线路(9)与现场显示屏(15)连接。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采管道用孔板流量计自动控制监测装置，其特征在于，所述三参数传感器(2)和气动蝶阀控制箱(7)均通过供电与通讯信号线路(16)和控制子站或地面中心站(17)连接。
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| CN116591668A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-15 | 大庆鑫得丰石油技术有限公司 | 一种采气井口的流量数据采集装置 |
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