煤矿瓦斯抽放控制系统及节能方法研究
发布时间：2021-02-10 09:33
煤矿瓦斯抽放技术在保障煤矿安全开采中发挥着重要作用。当前煤矿瓦斯抽放系统整体控制较为粗放,致使煤矿瓦斯抽放中存在着抽放出瓦斯气体浓度低,水环真空泵工作液冷却效果差,瓦斯抽放系统耗能严重等问题。针对现有问题,本研究设计了煤矿瓦斯抽放控制系统,并通过试验证明该系统可以有效解决煤矿瓦斯抽放中的现存问题。最后,文章对煤矿瓦斯抽放的节能方法进行了探究。该研究对抽放出瓦斯气体的再利用、水环真空泵吸气量提升、系统节能等方面都具有积极的意义。首先,对煤矿瓦斯抽放控制系统进行了总体设计,该系统用PLC集中控制煤矿瓦斯抽放浓度控制子系统和水环真空泵工作液温度调节控制子系统。在总体设计基础上,构建了煤矿瓦斯抽放浓度控制子系统的硬件结构,对其PLC控制流程和调节模型进行了设计,并分析了其调节抽放出瓦斯浓度的可行性;在探究水环真空泵工作液温度和吸气量关系基础上,对水环真空泵工作液温度调节控制子系统进行了结构设计和优化,在此基础上设计了根据环境温度变化来调节水环真空泵工作液温度的控制方法,并分析了该子系统对水环真空泵吸气量的提升作用。为验证煤矿瓦斯抽放控制系统的功能实现效果,对系统进行了试验。通过设计试验流程、搭...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瓦斯抽放泵站局部图
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论21.2煤矿瓦斯抽放系统工作原理煤矿瓦斯抽放系统主要由水环真空泵吸排气系统、地下管道系统、水环真空泵工作液冷却循环系统以及其他安全保护元器件组成[14]。煤矿瓦斯抽放系统组成如图1.2所示。图1.2煤矿瓦斯抽放系统示意图Fig.1.2Schematicdiagramofcoalminegasdrainagesystem水环真空泵吸排气系统主要包括水环真空泵和气水分离器，水环真空泵用于产生真空，吸取来自地下含有瓦斯和杂质的混合气体，气水分离器用于将瓦斯气体与杂质和水环真空泵带出的水分开；地下管道系统由抽采主管路、采区主管路、分支管路依次相连，分支管路插入煤层中打好的孔，收集地下煤层涌出的瓦斯气体[6]，各分支管路收集到的气体首先汇集到采区主管路中，再由各采区主管路输送至抽采主管路进行汇集，最后由水环真空泵吸出。水环真空泵工作液冷却循环系统主要包括冷却塔，高、低位水池等。当水环真空泵工作时会产生真空，通过吸气管道吸取来自地下管道内的混合气体，经防爆器和防回火装置等安全保护元器件后混合气体进入水环真空泵，水环真空泵将气水混合物一起送入气水分离器。经气水分离器分离之后，上部分的瓦斯气体经排气管道直接排至空中；下部分的水、杂质等经气水分离器下部进入水环真空泵工作液冷却循环系统的低位水池，经低位水池沉淀后，由水泵抽至高位水池，在高位水池经自然冷却后进入冷却塔，冷却塔将工作液冷却后将工作液再次送入到水环真空泵的补水口，形成工作液的冷却循环。图1.3和图1.4分别是水环真空泵工作液循环系统中冷却塔及低位水池的实物图。
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论3图1.3冷却塔实物图Fig.1.3Entitypictureofcoolingtower图1.4低位水池实物图Fig.1.4Entitypictureoflowpool1.2.1水环真空泵工作原理水环真空泵是流体机械的一种，主要由泵壳、泵盖、泵轴、叶轮、分配板等部件组成，靠其内部的水环与叶轮形成的腔体体积发生变化从而实现吸排气的过程[15]。水环真空泵实物图如图1.5所示。图1.5水环真空泵实物图Fig.1.5Entitypictureofwaterringvacuumpump水环真空泵的叶轮通过泵轴偏心安装在泵壳内，工作时，水环真空泵牵引电动机给水环真空泵提供动力带动叶轮旋转，叶轮搅动水甩向四周，在离心力的作用下形成一个厚度比较均匀的水环。水环上部分恰好与叶轮轮尖相接触，此时叶轮轮尖在水环中插入一定的深度，水环下部分与叶轮的轮毂存在相切关系。此时的水环与叶轮构成一个封闭的月牙型空间，该部分空间又被叶轮扇叶分割为若干个小腔体。叶轮顺时针旋转过程中，以水环下部与轮毂相切点为起始点，记为0°，把水环上部与叶轮轮尖恰好相接触点记为180°。当顺时针从0°旋转到180°时，被叶轮分割的各小腔体积由小变大，继续旋转当到
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿机电设备中变频技术的应用研究[J]. 王阳. 石化技术. 2019(11)
[2]煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制系统研究[J]. 赵勇,孟凡瑞,赵国勇,赵玉刚,孙海波,张丽丽. 煤矿机械. 2019(09)
[3]煤矿瓦斯抽放浓度控制系统设计[J]. 赵勇,赵国勇,孟凡瑞,赵玉刚,侯启金. 工矿自动化. 2019(09)
[4]一种新型矿用防爆阀门电动调节装置的设计[J]. 李兵伟. 陕西煤炭. 2018(06)
[5]我国煤炭资源安全现状分析及发展研究[J]. 赵开功,李彦平. 煤炭工程. 2018(10)
[6]浅析煤矿瓦斯抽放的影响因素[J]. 张锋. 陕西煤炭. 2018(05)
[7]煤矿瓦斯抽放问题研究[J]. 张文凯. 能源与节能. 2018(09)
[8]基于PLC及变频技术的盾构机刀盘系统控制[J]. 拜颖乾,张君安,刘波. 煤矿机械. 2018(08)
[9]关于KJ2000NCF瓦斯抽放监控系统设计方案的分析[J]. 宋斌锋. 自动化应用. 2018(07)
[10]水环真空泵能效评价方法研究[J]. 张立新. 中国设备工程. 2018(13)
硕士论文
[1]水环真空泵节能分析与试验研究[D]. 陈旭东.中国石油大学(华东) 2016
[2]水环真空泵工作特性数值模拟研究[D]. 郭君.中国石油大学(华东) 2016
[3]瓦斯抽采系统安全性研究[D]. 宋国正.中国矿业大学 2014
[4]梨园坝煤矿瓦斯抽放监控系统设计与实现[D]. 张文君.重庆大学 2012
[5]煤矿瓦斯地面抽放站监控系统的研究[D]. 朱伟伟.安徽理工大学 2011
本文编号：3027158
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瓦斯抽放泵站局部图
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论21.2煤矿瓦斯抽放系统工作原理煤矿瓦斯抽放系统主要由水环真空泵吸排气系统、地下管道系统、水环真空泵工作液冷却循环系统以及其他安全保护元器件组成[14]。煤矿瓦斯抽放系统组成如图1.2所示。图1.2煤矿瓦斯抽放系统示意图Fig.1.2Schematicdiagramofcoalminegasdrainagesystem水环真空泵吸排气系统主要包括水环真空泵和气水分离器，水环真空泵用于产生真空，吸取来自地下含有瓦斯和杂质的混合气体，气水分离器用于将瓦斯气体与杂质和水环真空泵带出的水分开；地下管道系统由抽采主管路、采区主管路、分支管路依次相连，分支管路插入煤层中打好的孔，收集地下煤层涌出的瓦斯气体[6]，各分支管路收集到的气体首先汇集到采区主管路中，再由各采区主管路输送至抽采主管路进行汇集，最后由水环真空泵吸出。水环真空泵工作液冷却循环系统主要包括冷却塔，高、低位水池等。当水环真空泵工作时会产生真空，通过吸气管道吸取来自地下管道内的混合气体，经防爆器和防回火装置等安全保护元器件后混合气体进入水环真空泵，水环真空泵将气水混合物一起送入气水分离器。经气水分离器分离之后，上部分的瓦斯气体经排气管道直接排至空中；下部分的水、杂质等经气水分离器下部进入水环真空泵工作液冷却循环系统的低位水池，经低位水池沉淀后，由水泵抽至高位水池，在高位水池经自然冷却后进入冷却塔，冷却塔将工作液冷却后将工作液再次送入到水环真空泵的补水口，形成工作液的冷却循环。图1.3和图1.4分别是水环真空泵工作液循环系统中冷却塔及低位水池的实物图。
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论3图1.3冷却塔实物图Fig.1.3Entitypictureofcoolingtower图1.4低位水池实物图Fig.1.4Entitypictureoflowpool1.2.1水环真空泵工作原理水环真空泵是流体机械的一种，主要由泵壳、泵盖、泵轴、叶轮、分配板等部件组成，靠其内部的水环与叶轮形成的腔体体积发生变化从而实现吸排气的过程[15]。水环真空泵实物图如图1.5所示。图1.5水环真空泵实物图Fig.1.5Entitypictureofwaterringvacuumpump水环真空泵的叶轮通过泵轴偏心安装在泵壳内，工作时，水环真空泵牵引电动机给水环真空泵提供动力带动叶轮旋转，叶轮搅动水甩向四周，在离心力的作用下形成一个厚度比较均匀的水环。水环上部分恰好与叶轮轮尖相接触，此时叶轮轮尖在水环中插入一定的深度，水环下部分与叶轮的轮毂存在相切关系。此时的水环与叶轮构成一个封闭的月牙型空间，该部分空间又被叶轮扇叶分割为若干个小腔体。叶轮顺时针旋转过程中，以水环下部与轮毂相切点为起始点，记为0°，把水环上部与叶轮轮尖恰好相接触点记为180°。当顺时针从0°旋转到180°时，被叶轮分割的各小腔体积由小变大，继续旋转当到
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿机电设备中变频技术的应用研究[J]. 王阳. 石化技术. 2019(11)
[2]煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制系统研究[J]. 赵勇,孟凡瑞,赵国勇,赵玉刚,孙海波,张丽丽. 煤矿机械. 2019(09)
[3]煤矿瓦斯抽放浓度控制系统设计[J]. 赵勇,赵国勇,孟凡瑞,赵玉刚,侯启金. 工矿自动化. 2019(09)
[4]一种新型矿用防爆阀门电动调节装置的设计[J]. 李兵伟. 陕西煤炭. 2018(06)
[5]我国煤炭资源安全现状分析及发展研究[J]. 赵开功,李彦平. 煤炭工程. 2018(10)
[6]浅析煤矿瓦斯抽放的影响因素[J]. 张锋. 陕西煤炭. 2018(05)
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[8]基于PLC及变频技术的盾构机刀盘系统控制[J]. 拜颖乾,张君安,刘波. 煤矿机械. 2018(08)
[9]关于KJ2000NCF瓦斯抽放监控系统设计方案的分析[J]. 宋斌锋. 自动化应用. 2018(07)
[10]水环真空泵能效评价方法研究[J]. 张立新. 中国设备工程. 2018(13)
硕士论文
[1]水环真空泵节能分析与试验研究[D]. 陈旭东.中国石油大学(华东) 2016
[2]水环真空泵工作特性数值模拟研究[D]. 郭君.中国石油大学(华东) 2016
[3]瓦斯抽采系统安全性研究[D]. 宋国正.中国矿业大学 2014
[4]梨园坝煤矿瓦斯抽放监控系统设计与实现[D]. 张文君.重庆大学 2012
[5]煤矿瓦斯地面抽放站监控系统的研究[D]. 朱伟伟.安徽理工大学 2011
本文编号：3027158
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