一种矿用水自动净化处理系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及矿用水净化领域，尤其是涉及一种矿用水自动净化处理系统，还涉及一种矿用水自动净化处理系统的控制方法。


背景技术：

2.在煤炭开采作业中，乳化液以及井下开采设备（如液压支架、喷雾冷却等）对矿用水的纯度要求较高，从源头上解决井下开采设备和液压系统容易出现腐蚀和运行不可靠的问题，如用高纯度的水配制乳化液来提高乳化液的品质，以确保液压系统的稳定运行，进一步保证采煤效率。为此，在煤炭开采作业通常配备有对自来水或地下水进行净化的净化装置。
3.目前，矿用水净化装置大多采用多级过滤，以确保矿用水的纯度。然而，净化装置普遍是手动控制，即人工手动对过滤器进行定期清洗，需要较多的工作人员看管，浪费人力，工人检修后也容易遗忘对过滤器定期冲洗，各级过滤器特别容易堵塞，进而导致不能满足井下工作面供水而降低开采效率。
4.为解决净化装置的手动控制效率低且容易堵塞的问题，目前其他煤机设备厂家也研制了自动控制的矿用水净化装置，主要体现在监测和数据上传上，不能实现过滤器的自动清洗和维护。因而，如何设计一种不仅可实现远程监测，还能实现自动清洗以保证过滤器长期稳定运行的矿用水净化系统，是煤炭开采行业需要解决的重要问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种矿用水自动净化处理系统。
6.本发明的第二目的在于提供一种矿用水自动净化处理系统的控制方法，实现了原水的自动净化和过滤器的自动清洗，有效避免堵塞引起的供水短缺。
7.为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：本发明所述的矿用自清洗水净化处理系统，包括多级过滤系统和自动供药管路，还包括本地监控系统和远程服务器；所述多级过滤系统包括净化管路和间隔设置在所述净化管路上的至少一个第一过滤器、至少一个第二过滤器、纯水设备和数据采集模块；所述数据采集模块包括设置在所述第一过滤器的进出口处的第一压差监控组件、设置在所述第二过滤器的进出口处的第二压差监控组件、设置在第二过滤器出口处的第一水质监控组件和设置在所述纯水设备出口的第二水质监控组件；其中，所述数据采集模块与所述本地监控系统电连接，本地监控系统与所述远程服务器通讯连接。
8.有益效果是：本发明通过本地监控系统和远程服务器监测过滤器和纯水设备的工作状态信息，实现了多级过滤系统的远程监测，本地监控系统通过对数据采集模块的数据信息进行分析来控制过滤器的过滤作业和清洗作业，实现了过滤器的自动清洗且清洗及
时，有效避免堵塞而影响井下工作面的供水。
9.进一步地，所述多级过滤系统还包括至少一个第三过滤器，至少一个所述过滤器设置在所述第二过滤器和纯水设备之间，且第三过滤器的进出水口处设置有第三压差监控组件。有益效果是：第三过滤器对原水进行三级预处理；第三压差监控组件检测的压差为第三过滤器是否过滤和纯水设备进行清洗提供数据支撑。
10.更进一步地，所述第一过滤器进水口端的供水管路上设置有总进水阀，第一过滤器的第一排污管路上设置有由本地监控系统控制的第一排污阀。
11.有益效果是：本发明的总进水阀（优选蝶阀）用于控制第一过滤器的进水；第一排污阀和第二排污阀用于控制第一过滤器的排污，通过控制蝶阀、第一排污阀、第二排污阀来确保第一过滤器清洗和过滤作业的正常进行。
12.更进一步地，所述数据采集模块还包括设置在所述纯水设备出水口处的第一流量检测件。有益效果是：本发明通过第一流量检测件（可采用流量传感器或流量计）辅助监控纯水设备的滤芯状态，当纯水设备的出水流量低于设定时说明纯水设备的过滤效率较低，存在堵塞风险，为纯水设备的及时清理提供数据。
13.更进一步地，所述纯水设备的第三排污管路为至少两路，其中一支路上设置有由所述本地监控系统控制的第三排污阀而另一路支路上设置有单向阀和第二流量检测件（优选流量传感器，当然还可以是流量或流量变速器等）。
14.有益效果是：纯水设备的排污管路分为两路，一路用于排放纯水设备自动清洗后的污水，在排污时本地监控系统控制第三排污阀开启即可实现清洗污水的排放；另一路用于排放纯水设备自动清洗过程中产生的浓度较大的污水，并通过流量检测件监控浓污水的流量，以监控纯水设备的浓水率。
15.更进一步地，在所述第二过滤器和第三过滤器之间的净化管路上间隔设置有减压阀、进水控制阀和液控阀，所述液控阀为液控单向阀，且液控阀的液控管路与所述纯水设备的出口连通；所述进水控制阀用于控制第三过滤器和纯水设备的进水，进水控制阀开启时二级过滤水逐级进入第三过滤器和纯水设备，将进水控制阀关闭后停止向第三过滤器和纯水设备进水，以便于拆解第三过滤器。
16.有益效果是：减压阀具有稳压和卸荷作用，保证第三过滤器的正常运行；液单向控阀不仅用于控制纯水设备的进水，还能避免纯水设备出口截止造成的内部压力过高而损坏；进水控制阀关闭后可停止向第三过滤器和纯水设备供水，便于对第三过滤器进行拆解维修。
17.更进一步地，所述第一压差监控组件、第二压差监控组件和第三压差监控组件均包括两个与所述本地监控系统的控制输入端电连接的压力检测件。
18.有益效果是：本发明通过每个过滤器进出口的通过两个压力检测件的压差判断过滤器的工作状态信息，为本地监控系统作出清洗指令提供数据支撑，实现过滤器的及时清洗，避免堵塞，保证多级过滤系统的正常运行。
19.更进一步地，所述第一水质监控组件和第二水质监控组件均包括电导率检测件和ph检测件，所述电导率检测件和ph检测件将检测到的信息传输至所述本地监控系统。有益效果是：本发明在第二过滤器和纯水设备出口处分别安装电导率检测件和ph检测件，有效监控净化水质，为本地监控系统做出过滤和清洗指令提供数据支撑，进一步保证多级过滤
系统的过滤和自清洗。
20.更进一步地，所述第一过滤器内部具有第一清洗机构，所述第二过滤器内具有第二清洗机构；所述数据采集模块还包括用于监控所述第一清洗机构工况位置的第一阀位检测件和用于监控第二清洗机构工况位置的第二阀位检测件。
21.有益效果是：本发明的阀位检测件可有效监控清洗机构的工况位置，为清洗移动和复位提供数据支撑，确保第一过滤器和第二过滤器的正常清洗；当第三压差监控组件监测的数值达到设定值时，对第三过滤器进行清洗并控制第三排污阀开启，利用三级纯化水对纯水设备正向清洗并排污。
22.本发明还提供了一种矿用水净化系统的控制方法，具体包括以下内容：第一压差监控组件将检测到的进出口压力信号传输至所述本地监控系统，本地监控系统对接收到的信号进行处理得到第一过滤器的进出口压差，若第一过滤器的进出口压差超过设定值或第一过滤器的清洗周期达到设定值时，本地监控系统控制第一过滤器自清洗；第二压差监控组件将检测到的进出口压力信号传输至本地监控系统，本地监控系统对接收到的信号进行处理得到第二过滤器的进出口压差，当第二过滤器的进出口压差超过设定值或第二过滤器的清洗周期达到设定值时，本地监控系统控制第二过滤器自清洗；第三压差监控组件将检测到的信号传输至本地监控系统，本地监控系统对接收到的信号进行处理得到第三过滤器的进出口压力和纯水设备的进口压力，当纯水设备的进口压力超过设定值或纯水设备的清洗周期达到设定值时，本地监控系统控制纯水设备自清洗，且本地监控系统控制自动供药管路通过第三过滤器向纯水设备中补充清洗药剂；当第三过滤器的进水口压差超过设定值时，本地监控系统的报警单元发出报警，提示工作人员。
23.有益效果是：本发明的控制方法通过压力（包含压差）对过滤器和纯水设备及时清洗或通过预先设定的清洗周期对过滤器和纯水设备进行定期清洗，实现了第一过滤器、第二过滤器和纯水设备的自动清洗，保证过滤器和纯水设备的正常产水作业，以避免堵塞而导致系统无法工作，进而保证工作面的正常供水。
24.本发明通过本地监控系统、远程服务器监测过滤器和纯水设备的工作状态信息，实现了多级过滤系统的远程监测，本地监控系统对数据采集模块的信息进行分析处理并控制过滤器的过滤作业和清洗作业，实现了过滤器的自动清洗且清洗及时，有效避免堵塞而影响井下工作面的供水。
25.本发明通过监控进水压力、出水压力、进出水压差、水质和流量等参数综合监控过滤器和纯水设备的工作状态，确保过滤器和纯水设备的自动和及时清洗（含反冲洗），清洗频率高，有效保证清洗效果，保证多级过滤系统的正常运行。
附图说明
26.图1是本发明的管路图。
27.图2是本发明的电路原理框图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
29.如图1-2所示，本发明所述的矿用自清洗水净化处理系统，包括多级过滤系统、自动供药管路1、本地监控系统f和远程服务器；多级过滤系统为三级过滤系统，其包括净化管路和依次连通设置在净化管路上的第一过滤器2.1、第二过滤器3.1、第三过滤器4.1、纯水设备4.2和数据采集模块；利用三个过滤器对原水进行三级预处理，然后再利用纯水设备4.2产水，有效保证乳化液配制所用水质的质量，进一步保证乳化液的质量；数据采集模块包括设置在第一过滤器2.1的进出口处的第一压差监控组件、设置在第二过滤器3.1的进出口处的第二压差监控组件、第三过滤器4.1的进出水口处设置有第三压差监控组件、设置在第二过滤器3.1出口处的第一水质监控组件3.6和设置在纯水设备4.2出口处的第二水质监控组件4.5；其中，数据采集模块与本地监控系统f电连接，本地监控系统f接收数据采集模块发送的信号并对接收到的信号进行数据分析和处理，将处理后的数据传输至远程服务器，实现多级过滤系统的远程监控，且本地监控系统f对过滤器和纯水设备4.2根据分析后的数据控制多级过滤系统的过滤作业和清洗，实现过滤器的及时清洗，有效保证过滤后的水质，有效避免堵塞，延长拆解检修周期。
30.在实际安装时，第一过滤器2.1、第二过滤器3.1和第三过滤器4.1的过滤颗粒粒径依次变小，其中，第一过滤器2.1为粗过滤器，第二过滤器3.1和第三过滤器4.1为精密过滤器，实现原水的三级预处理；第一过滤器2.1的滤芯内腔具有第一清洗机构2.2（具有清洗刷，对滤芯进行摩擦清洗）和第一阀位检测件2.3（即第一阀位检测传感器）；第二过滤器3.1内部具有第二清洗机构3.2和第二阀位检测件3.3，第二清洗机构3.2可对滤芯进行反向冲洗；第一阀位检测件2.3和第二阀位检测件3.3将检测到的信息传输给本地监控系统f，以实现第一清洗机构2.2和第二清洗机构3.2位置的监控，确保第一过滤器2.1和第二过滤器3.1的清洗效果；纯水设备4.2为产水设备，在清洗时利用第三过滤器4.1过滤后的三级纯化水进行正向冲洗，在冲洗过程中自动供药管路向第三过滤器4.1内注入清洗药剂，清洗药剂经第三过滤器过滤后进入纯水设备4.2，以除去纯水设备4.2中的污垢，有效保证纯水设备4.2的清洗效果。
31.如图1所示，第一压差监控组件、第二压差监控组件和第三压差监控组件均包括两个压力检测件（压力检测件优选压力传感器）。具体地：第一压差监控组件设置在第一过滤器2.1进出口处的净化管路上，包括第一进水压力传感器2.4和第一出水压力传感器2.5，第一进水压力传感器2.4和第一出水压力传感器2.5的压差在预设范围内时进行过滤作业，当压差超过预设值时本地监控系统f向第一过滤器2.1发出停止过滤的指令并进行清洗。
32.第二压差监控组件设置在第二过滤器3.1进出口处的净化管路上，包括第二进水压力传感器3.4和第二出水压力传感器3.5，第二进水压力传感器3.4和第二出水压力传感
器3.5的压差在预设范围内时，第二过滤器3.1可用于正常的过滤作业，当压差超过预设值时停止过滤并用一级过滤水对第二过滤器3.1进行清洗。
33.第三压差监控组件设置在第三过滤器4.1进出口处的净化管路上，包括第三进水压力传感器4.3和第三出水压力传感器4.4，第三进水压力传感器4.3和第三出水压力传感器4.4的压差在预设范围内时，第三过滤器4.1和纯水设备可用于正常的过滤作业，当压差超过预设值时，停止向第三过滤器4.1和纯水设备4.2进水，并对第三过滤器4.1和纯水设备4.2进行清洗。
34.在三级过滤系统运行过程中，每个过滤器的进出水口处均设置压差监控组件，通过监控每个过滤器的进出水压差监控每个过滤器的运行情况，为控制模块作出清洗和过滤指令提供数据支撑，以实现原水过滤和自清洗的灵活切换，实现了过滤器的及时清洗，有效避免堵塞。
35.在实际安装时，第一水质监控组件3.6和第二水质监控组件4.5为第二过滤器3.1和纯水设备4.2的清洗提供数据支撑。具体地：如图1所示，第一水质监控组件3.6包括设置在第二过滤器3.1出水口处的第一电导率检测件（优选电导率检测传感器）和第一ph检测件（优选ph传感器），用于监控第二过滤器3.1过滤后水质的电导率和ph值，当第二过滤器3.1过滤后的水质低于预设值时，本地监控系统f的报警器报警提示水质不达标，停止向第三过滤器4.1和纯水设备4.2送水；第二水质监控组件4.5包括设置在纯水设备4.2出水口处的第二电导率检测件（优选电导率检测传感器）和第二ph检测件（优选ph传感器），用于监控纯水设备4.2过滤后水质的电导率和ph值，当纯水设备4.2过滤后的水质低于预设值时，本地监控系统f的报警器报警并提示水质不达标，提示工作人员对纯水设备4.2进行正向清洗。
36.如图1所示，第一过滤器2.1的进口端设置有总进水阀2.6（优选蝶阀），总进水阀2.6控制原水与第一过滤器2.1之间的通断；第一过滤器2.1的第一排污管路分为两路，其中一个支路上设置有第一排污阀2.7，另一支路上设置有第二排污阀2.8，用于控制第一过滤器2.1的排污，且第一排污管路与主排污管路5连通。工作时，本地监控系统f通过控制第一排污阀2.7和第二排污阀2.8的启闭，来控制第一过滤器2.1的清洗排污作业的正常运行。
37.如图1所示，第二过滤器3.1的第二排污管路与主排污管路5连通，第二过滤器3.1的第二排污管路与主排污管路5连通，利用第二清洗机构对第二过滤器3.1进行反向清洗，且在清洗过程中边清洗边排污。
38.如图1所示，在第二过滤器3.1和第三过滤器4.1之间的净化管路上依次设置有减压阀4.6、进水控制阀4.12、液控阀4.7和第三进水压力传感器4.3，减压阀4.6具有稳压作用；液控阀4.7为液控单向阀，其液控管路与纯水设备4.2的出水口连接，用于控制第三过滤器4.1和纯水设备4.2的进水，当液控阀4.7的液控口检测到纯水设备4.2的出水压力达到设定值停止向第三过滤器4.1和纯水设备4.2送水，以避免纯水设备内部压力过高而导致损坏，确保纯水设备的正常工作；当需要拆解清洗第三过滤器4.1时，关闭进水控制阀4.12停止向第三过滤器4.1和纯水设备4.2送水，以便于拆解、清洗第三过滤器4.1。
39.如图1所示，自动供药管路1将自动加药罐1.1和第三过滤器4.1连接在一起，且自动加药罐1.1内设置有液位传感器1.2，液位传感器1.2用于监控自动加药罐1.1内的液位，以便于及时向自动加药罐1.1中补充清洗药剂，确保第三过滤器4.1和纯水设备4.2的正常
过滤。
40.如图1所示，纯水设备4.2出水处设置有第一流量检测件4.8（优选流量传感器，也可以是流量计），用于监控纯水设备4.2的产水流量，当流量低于设定时说明纯水设备的滤芯过滤阻力较大，产水较少，应及时对其进行清洗。
41.如图1所示，纯水设备4.2的第三排污管路为两路，其中一支路上设置有由本地监控系统f控制的第三排污阀4.9而另一路支路上设置有单向阀4.11和第二流量检测件4.10（优选流量传感器，当然也可以选用流量计）。其中：在纯水设备正常过滤产水作业中，过滤后的浓污水经带有第二流量检测件4.10的支路排出，用第二流量检测件4.10检测浓污水的流量，以监控纯水设备的浓水率；纯水设备4.2正向清洗后的污水经带有第三排污阀4.9的支路排入主排污管路5，实现纯水设备4.2的自动排污。
42.本发明所述的矿用自清洗水净化处理系统的控制方法，包括以下内容：启动三级过滤系统，原水依次经第一过滤器2.1、第二过滤器3.1、第三过滤器4.1连续过滤，经三级过滤后的预处理水进入纯水设备4.2，纯水设备4.2过滤后的高纯水可用于乳化液的配制，还可以用于其他对水质要求较高的其它设备；其中，第一过滤器2.2还具有一与第二过滤器3.2连通的独立产水出口，第二过滤器3.2页具有一与第三过滤器4.1连通的独立产水出口，可分别外接引出以满足井下煤矿蓄水设备的不同用水需求。
43.在过滤过程中，数据采集模块将采集到的信号传输给本地监控系统f，本地监控系统f对接收到的信息进行分析处理以获得运行数据，本地监控系统f将处理后的运行数据传输给远程服务器并控制多级过滤系统的运行，远程服务器可对多级过滤系统的工况信息进行远程监控。
44.第一压力监控组件用于监控第一过滤器2.1的进出口压差，当第一过滤器2.1的进出口压差大于预设值时，本地监控系统f发出清洗指令，启动第一清洗机构2.2，停止向第二过滤器3.1送水，利用第一清洗机构2.2对第一过滤器2.1的滤芯进行摩擦清洗，清洗后本地监控系统f控制第一排污阀2.7和第二排污阀2.8打开，使清洗后的污水汇入主排污管路5；第二压力监控组件监控第二过滤器3.1的进出口压差，第一水质监控组件3.6监测二级过滤水的水质；当第二过滤器3.1的压差大于预设值和/或二级过滤水的水质低于预设值时，本地监控系统f的报警器发出报警提示工作人员停止向第三过滤器4.1供水并对第二过滤器3.1自动清洗，关闭进水控制阀4.12停止向第三过滤器供水，用一级过滤水对第二过滤器3.1的滤芯反向冲洗，边冲洗边排污；第三压力监控组件监控到监测第三过滤器4.1的进出口压差，第二水质监控组件4.5监测纯水设备过滤后的水质，当第三过滤器4.1的进出口压差大于预设值和/或第二水质监控组件4.5监控到的净水水质低于预设值时，需要对第三过滤器4.1进行清洗，本地监控系统f的报警器发出报警提示工作人员停止向第三过滤器4.1供水。具体地：关闭进水控制阀4.12，停止通过向第三过滤器4.1供水，然后拆解第三过滤器4.1，取出滤芯清洗，清洗完成后将滤芯再次安装在第三过滤器4.1内部；在三级过滤系统运行过程中，第三出水压力传感器4.4检测纯水设备4.2的进水压力，第一流量检测件4.8用于监控纯水设备4.2的出水流量，本地监控系统f实时分析第三出
水压力传感器4.4和第一流量检测件4.8的信息；当纯水设备4.2的进水压力高于预设值和/或纯水设备4.2的出水流量低于预设值时，本地监控系统f向纯水设备4.2发出清洗指令，利用第三过滤器4.1的三级过滤水对纯水设备4.2进行正向清洗，打开第三排污阀4.9，清洗后的污水大部分从第三排污阀4.9排出；因为流阻原因，极小经排污第二支路上单向阀和流量计排出；在三级过滤系统运行过程中，液控单向阀用于控制第三过滤器4.1和纯水设备4.2的进水状态，当液控单向阀的液控口监控到的纯水设备4.2出水压力高于设定时，液控单向阀关闭时停止向第三过滤器4.1和纯水设备4.2进水，纯水设备4.2停止产水工作，有效避免纯水设备内部压力过高而引起损坏。
45.本发明采用三级过滤系统对原水进行过滤，通过压差、水质、流量等参数同时监控过滤器和纯水装置的运行状态。在三级过滤系统运行过程中多参数相互配合，实现了三个过滤器和纯水设备4.2的及时清洗，最大限度地保证过滤器和纯水设备4.2的过滤性能，进而保证净水的水质。
46.当然，在本发明的另一个实施方式中，本发明通过本地监控系统预先设定每个过滤器的清洗周期和纯水设备的清洗周期，当第一过滤器、第二过滤器和纯水设备达到清洗周期时本地监控系统控制过滤器和纯水设备自清洗；当第三过滤器达到清洗周期时，本地监控系统的报警单元（即报警器）发出报警提示工作人员，关闭进水控制阀4.12停止向第三过滤器进水，拆解第三过滤器的滤芯并清洗。
47.本发明的数据采集模块具有多个传感器、检测件，有效监控三级过滤系统的运行状态，数据采集模块将监控到的信息传输至本地监控系统f，本地监控系统f对接收的信息进行分析处理，并将处理后的数据发送至远程服务器，通过远程服务器远程监控；本地监控系统f根据处理后的数据控制过滤器和纯水设备4.2的工况信息，实现过滤和清洗作业的灵活切换，自动化程度高，有效保证多级过滤系统的正常运转，减少维护次数，提高了井下工作面用水的现代化水平。
48.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.最后还需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因而，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。