一种注气点移动控制装置及其控制方法
【专利摘要】本发明为一种注气点移动控制装置及其控制方法，主要由绞车系统、密封系统、动力系统、控制系统组成，气化剂通过具有一定挠性与强度的连续管送入气化工作面，连续管首端放置在气化炉内，首端连接喷头；连续管尾端穿过密封系统从气化炉工作孔内引出，并连接至绞车系统，连续管尾端同气化剂输送管道连接。连续管缠绕在绞车系统上，当需要注气点后退操作时，绞车动力机构带动连续管移动，从而使注气点连续或周期性后退，在移动过程中密封系统能够使连续管外壁与气化炉工作孔孔壁保持密封状态，避免气体从气化炉内向外泄漏。本发明注气点后退通过设置在气化炉外的绞车系统实现，可连续移动或周期性移动，操作灵活、结构简单，解决了已有专利复杂的后退操作程序，且能够保证操作过程的安全性。
【专利说明】
一种注气点移动控制装置及其控制方法
技术领域
[0001]本发明属于煤炭及煤层气开采技术领域，尤其涉及到一种用于流体注入、采排作业的控制装置，具体为一种注气点移动控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]传统井工采煤和露天采煤目前仍然是我国煤炭开采的主要方式，存在的主要问题是井下采煤环境恶劣，矿井及采区回采率低(矿井回采率小于50%，一般在40?48%之间，采区回采率低于65%，一般50?65%)，导致大量煤炭资源(如煤柱、边角煤、薄煤层以及回采困难的底煤，统称为残煤和呆滞煤)被遗弃，仅就山西省一省，其残煤与呆滞煤资源量就高达3722亿吨。国内外针对呆滞煤的开采方法主要有充填开采、限厚开采、平面控制开采等，这些开采方法仍然需要人工进入采煤工作面，面临老空区积水、有害气体积存与排放、矿井涌水、采空区冒落等矿井灾害与风险，复采难度较大，安全风险较高。
[0003]煤炭的气化开采即煤炭地下气化技术，可将煤炭就地原位转化为可燃气体，无需人工进入采煤工作面，而主要利用气化剂与煤的热作用、化学反应等形成气化反应工作面，将煤中固体可燃成成分转化为有效气体。煤炭气化开采技术已经应用到矿井残煤、呆滞煤的开采，形成了矿井气化方法或有井式地下气化方法，方法的核心在于，利用矿井采煤的巷道系统建立气化炉，国内外已公开的专利如0_4111480、0_5103446、0_5111055、CN02125446、CN1298058、CN02158972、CN99125082、CN98102197 均属此类方法，此类方法的优点在于气化炉可充分利用已有井巷系统进行灵活布置，主要缺点是对气化工作面缺乏有效的控制手段，煤气热值、组分稳定性差，气化炉产能波动大等。
[0004]为了提高对气化工作面的有效控制，专利CN1112188提出了一种拉管注气点后退式煤层气化方法，用熔断法逐段熔断注气管线，实现注气点周期式后退;专利CN96106720则采用换管注气点后退式煤层气化方法，注气通道内放置多条注气管线，用转换注气管线接替注气的方法，实现注气点后退控制。类似的专利还包括CN 2 O O 5 I O I 3 4 2 O 5、CN200520144344，提出了一种电熔翻板式注气点控制器，在注气通道内设置注气管线，注气管线上间隔设置电熔翻板式注气点控制器，当向电控加热丝通电后，电熔丝熔断，可以打开四通旁路，关闭下游主路，以使注气点随气化工作面上移而上移。此外，专利CN200810132905、CN201310327035、CN201310248666 中均涉及一种熔断式控制阀门、熔断式开启装置，其基本原理与电熔翻板式注气点控制器类似。上述专利均涉及注气点的后退操作，尽管采用了不同的控制手段，但是这些控制方式过于复杂，由于控制装置设计在气化炉内，一旦放入后不可连续移动或取出，因而对装置的可靠性要求非常高。另外，缺少机械化、自动化控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对上述问题，而提出的一种注气点分离控制装置及控制方法。该装置能通过设置在气化炉外的动力机构，人为控制注气点进行连续式和周期式后退操作;也能以注气点温度为指标，通过变频和液压反馈控制系统，自动调整注气点后退时间和速度，从而实现地下气化过程的连续、稳定和自动控制。
[0006]为了实现上述目的本发明的技术方案是这样实现的:
一种注气点移动控制装置，包括首端置于气化炉内、尾端连接气化剂输送管道的连续管，所述装置还包括置于气化炉外的绞车系统、密封系统、动力系统和控制系统；
所述密封系统与气化炉的工作孔连接，所述连续管的尾端穿过密封系统连接至绞车系统上;所述绞车系统包括导管装置和卷筒装置;所述导管装置包括夹持校直装置、导管装置驱动机构、导管装置支架和导向装置，所述夹持校直装置包括成对排列用于夹持所述连续管的主动轮和从动轮，所述导管装置驱动机构通过联轴器与主动轮连接驱动主动轮转动，所述导管装置支架设置于夹持校直装置外部，所述导向装置铰链接在导管装置支架上，所述连续管经导向装置连接至卷筒装置;所述卷筒装置包括卷筒、卷筒驱动机构和卷筒支架，所述连续管缠绕于卷筒上，卷筒驱动机构带动卷筒绕卷筒支架转动控制连续管的缠绕与释放；所述控制系统对绞车系统、密封系统、动力系统进行控制，控制绞车系统转动带动连续管移动，使注气点连续或周期性后退。
[0007]作为对绞车系统的改进，所述绞车系统还包括排管器，排管器与卷筒装置连接，所述排管器包括导向轮、排管器驱动机构、移动装置、排管器支架，所述导向轮连接在移动装置上，所述排管器驱动机构、移动装置安装在排管器支架)上，排管器支架连接卷筒装置;所述排管器驱动机构与移动装置为活动连接，所述移动装置为螺旋传动机构，所述排管器驱动机构驱动移动装置转动，带动导向轮延移动装置作往复直线运动，带动拉出的连续管整齐排列到卷筒装置上。
[0008]进一步的，所述排管器的导向轮上安装有连续管测长编码器;排管器支架为活动支架并使用电动推杆机构驱动，电动推杆的升降由一个连续管层数感应装置自动控制，当连续管层数发生变化时，电动推杆自动伸缩固定的时间段，以保证排管器不受附加力。
[0009]进一步的，所述导管装置的导向装置呈圆弧状，导向装置的支撑轴处安装有销式力传感器、起拔力传感器，用于监测连续管上的拉力变化;所述夹持校直装置中主动轮和从动轮设置数目不少于2对，主动轮和从动轮的中部均设置有与连续管外壁贴合的环形槽，主动轮的环形槽槽底到从动轮的环形槽槽底之间的距离与连续管的外径相等;所述导管装置驱动机构(为液压马达，液压马达通过联轴器与主动轮的主动轴连接，液压马达上设置马达电磁调压阀用于调节液压马达主轴转动方向，控制主动轮的正转和反转。
[0010]进一步的，所述卷筒由卷筒转轴、卷筒盘、筒芯整体连接组成，筒芯(13)与卷筒盘用于缠绕连续管，卷筒转轴可以绕卷筒支架旋转运动，所述卷筒驱动机构与卷筒转轴活动连接，卷筒转轴为立轴垂直于水平面，卷筒盘平行于水平面;卷筒驱动机构为液压马达，并设有液压马达换向阀。
[0011 ]作为对密封系统的改进，所述密封系统包括控制阀门和连续管密封装置;所述控制阀门设置于汽化炉的工作孔上，用于封堵工作孔;所述连续密封装置包括静密封和动密封，静密封是通过压紧对连续管的环抱装置密封连续管与控制阀门之间的间隙，环抱装置由夹紧液压控制，动密封是通过控制多道阀门密封拉出连续管后的通道;所述连续密封装置主阀为液控多路阀受电控先导阀控制，所述连续管密封装置的夹紧液压油路上安装加紧压力传感器。
[0012]作为对动力系统的改进，所述动力系统包括液压源、液压栗、蓄能器、电力变频器；在蓄能器回路安装液压压力传感器。
[0013]作为对控制系统的改进，所述控制系统包括控制器、人机交互元件和控制开关;控制器用于采集安装于绞车系统、密封系统和动力系统的传感器信号、接收本地操作指令和远程操作指令，并与人机交互元件、控制开关通讯;人机交互元件能够显示本地工作参数，输入和修改控制参数。
[0014]—种注气点移动控制装置的控制方法，所述注气点移动控制装置，包括首端置于气化炉内、尾端连接气化剂输送管道的连续管，所述装置还包括置于气化炉外的绞车系统、密封系统、动力系统和控制系统;所述密封系统与气化炉的工作孔连接，所述连续管的尾端穿过密封系统连接至绞车系统上;所述绞车系统包括导管装置和卷筒装置;所述导管装置包括夹持校直装置、导管装置驱动机构、导管装置支架和导向装置，所述夹持校直装置包括成对排列用于夹持所述连续管的主动轮和从动轮，所述导管装置驱动机构通过联轴器与主动轮连接驱动主动轮转动，所述导管装置支架设置于夹持校直装置外部，所述导向装置铰链接在导管装置支架上，所述连续管经导向装置连接至卷筒装置;所述卷筒装置包括卷筒、卷筒驱动机构和卷筒支架，所述连续管缠绕于卷筒上，卷筒驱动机构带动卷筒绕卷筒支架转动控制连续管的缠绕与释放;所述绞车系统中设置有与卷筒装置连接的排管器用于将连续管整齐排列至卷筒装置上;输送气化剂的连续管铺设在输气通道中，并从气化炉的工作孔伸出经密封系统置于绞车系统上，连续管的首端连接喷头并设置有热电偶或热电阻;此时，密封系统与气化炉的工作孔连接的控制阀门处于打开状态，密封系统的静密封通过压紧对连续管的环抱装置密封连续管与控制阀门之间的间隙，密封系统的动密封处于打开状态;所述控制方法包括后退注气点的步骤和封闭气化炉工作孔的步骤，其特征在于:
所述后退注气点的步骤是:当检测到的连续管的首端得温度低于设定的温度值、触发后退注气点时，获取输入的注气点后退距离阈值，将连续管的首端后退至阈值的后退距离，其过程是:控制系统发送控制信号给导管装置驱动夹持校直装置主动轮转动，控制连续管的夹持、校直和拉出；所述控制系统发送控制信号给卷筒装置驱动卷筒转动，同步驱动排管器缠绕连续管，使拉出的连续管整齐排列到卷筒装置上;控制系统检测连续管缠绕的长度，并判断连续管缠绕是否满层，满层后则发送控制信号使排管器不受附加力;控制系统检测卷筒的转速和拉力控制卷筒装置和导管装置的工作速度；
所述封闭气化炉工作孔的步骤是:当连续管的首端从气化炉的工作孔退出时首先将控制阀门关闭，当连续管的首端从密封系统退出后，将密封系统的动密封关闭。
[0015]进一步的，所述注气点后退距离阈值可以是现场根据实际情况输入的数值，也可以是在存储器中预先设定好的数值。
[0016]本发明的有益效果
1、注气点后退通过设置在气化炉外的绞车系统实现，可连续移动或周期性移动，操作灵活、结构简单，解决了已有专利复杂的后退操作程序，且能够保证操作过程的安全性。
[0017]2、简化了连续管后退操作的程序，便于远程控制与集中控制，采用反馈控制，能够根据监测信号实现自动后退操作，提高了装置智能化水平。
[0018]3、采用防爆设计，能够适应矿井，特别是高瓦斯矿井使用，主要动力系统在气化炉夕卜，易于维护与维修。
[0019]4、连续管承受较小的重力载荷，降低了系统动力消耗。
[0020]
【附图说明】
[0021]图1是本发明分离控制注气点装置的整体结构示意图(俯视图)；
图2是本发明绞车系统卷筒装置结构示意图；
图3是本发明绞车导管装置结构示意图；
图4是本发明密封系统密封装置结构示意图；
图5是本发明自动控制流程示意图。
[0022]附图中的编码分别为:
1、绞车系统，π、密封系统，m、动力系统，IV、控制系统，V、远程控制中心；
1、气化炉进气侧巷道或硐室，2、工作孔，3、连续管，4、喷头(带温度测点)，5、控制阀门，
6、连续管密封装置，7、导管装置，8、卷筒装置，9、器，10、气化剂输送管道；
I1、卷筒转轴，12、卷筒盘，13、筒芯，14、卷筒驱动机构，15、卷筒支架；
21、导向装置，22、导管装置驱动机构，23、夹持校直装置，24、导管装置支架，25、销式力传感器，26、起拔力传感器，27、主动轮，28、从动轮，29、马达电磁调压阀；
31、导向轮，32、排管器驱动机构，33、移动装置，34、排管器支架，35、连续管测长编码器，36、电动推杆机构，37、连续管层数感应装置；
41、静密封，42、动密封，43、夹紧压力传感器，44、电控先导阀；
51、液压源，52、液压栗，53、蓄能器，54、电力变频器，55、液压压力传感器，56、蓄能器充放液阀，57、液压栗卸荷阀；
61、控制器，62、人机交互元件，63、控制开关。
[0023]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
一种注气点移动控制装置，包括首端置于气化炉内、尾端连接气化剂输送管道10的连续管3，所述装置还包括置于气化炉外的绞车系统、密封系统、动力系统和控制系统;所述密封系统与气化炉的工作孔2连接，所述连续管3的尾端穿过密封系统连接至绞车系统上;所述绞车系统包括导管装置7和卷筒装置8;所述导管装置7包括夹持校直装置23、导管装置驱动机构22、导管装置支架24和导向装置21，所述夹持校直装置23包括成对排列用于夹持所述连续管3的主动轮27和从动轮28，所述导管装置驱动机构22通过联轴器与主动轮27连接驱动主动轮转动，所述导管装置支架24设置于夹持校直装置23外部，所述导向装置21铰链接在导管装置支架24上，所述连续管3经导向装置21连接至卷筒装置8;所述卷筒装置8包括卷筒、卷筒驱动机构14和卷筒支架15，所述连续管3缠绕于卷筒上，卷筒驱动机构14带动卷筒绕卷筒支架15转动控制连续管3的缠绕与释放；所述控制系统对绞车系统、密封系统、动力系统进行控制，控制绞车系统转动带动连续管3移动，使注气点连续或周期性后退。
[0025]所述绞车系统还包括排管器9，排管器9与卷筒装置8连接，所述排管器9包括导向轮31、排管器驱动机构32、移动装置33、排管器支架34，所述导向轮31连接在移动装置33上，所述排管器驱动机构32、移动装置33安装在排管器支架34上，排管器支架34连接卷筒装置8;所述排管器驱动机构32与移动装置33为活动连接，所述移动装置33为螺旋传动机构，所述排管器驱动机构32驱动移动装置33转动，带动导向轮31延移动装置33作往复直线运动，带动拉出的连续管3整齐排列到卷筒装置8上。所述排管器9的导向轮31上安装有连续管测长编码器35;排管器支架34为活动支架并使用电动推杆机构36驱动，电动推杆的升降由一个连续管层数感应装置37自动控制，当连续管层数发生变化时，电动推杆自动伸缩固定的时间段，以保证排管器9不受附加力。
[0026]所述导管装置7的导向装置21呈圆弧状，导向装置21的支撑轴处安装有销式力传感器25、起拔力传感器26，用于监测连续管3上的拉力变化;所述夹持校直装置23中主动轮27和从动轮28设置数目不少于2对，主动轮27和从动轮28的中部均设置有与连续管3外壁贴合的环形槽，主动轮27的环形槽槽底到从动轮28的环形槽槽底之间的距离与连续管3的外径相等;所述导管装置驱动机构22为液压马达，液压马达通过联轴器与主动轮27的主动轴连接，液压马达上设置马达电磁调压阀29用于调节液压马达主轴转动方向，控制主动轮27的正转和反转。
[0027]所述卷筒由卷筒转轴11、卷筒盘12、筒芯13整体连接组成，筒芯13与卷筒盘12用于缠绕连续管3，卷筒转轴11可以绕卷筒支架15旋转运动，所述卷筒驱动机构14与卷筒转轴11活动连接，卷筒转轴11为立轴垂直于水平面，卷筒盘12平行于水平面;卷筒驱动机构14为液压马达，并设有液压马达换向阀。
[0028]所述密封系统包括控制阀门5和连续管密封装置6;所述控制阀门5设置于汽化炉的工作孔2上，用于封堵工作孔;所述连续密封装置6包括静密封41和动密封42，静密封是通过压紧对连续管的环抱装置密封连续管与控制阀门5之间的间隙，环抱装置由夹紧液压控制，动密封是通过控制多道阀门密封拉出连续管后的通道;所述连续密封装置6主阀为液控多路阀受电控先导阀44控制，所述连续管密封装置6的夹紧液压油路上安装加紧压力传感器43。
[0029]所述动力系统包括液压源51、液压栗52、蓄能器53、电力变频器54;在蓄能器53回路安装液压压力传感器55。
[0030]所述控制系统包括控制器61、人机交互元件62和控制开关63;控制器61用于采集安装于绞车系统、密封系统和动力系统的传感器信号、接收本地操作指令和远程操作指令，并与人机交互元件62、控制开关63通讯;人机交互元件62能够显示本地工作参数，输入和修改控制参数。
[0031]本实施例的注气点移动控制装置:主要由绞车系统、密封系统、动力系统、控制系统组成，气化剂通过具有一定挠性与强度的连续管送入气化工作面，连续管首端放置在气化炉内，首端连接喷嘴或喷火器;连续管尾端穿过密封系统从气化炉工作孔内引出，并连接至绞车系统，连续管尾端同气化剂输送管道连接。连续管缠绕在绞车系统上，当需要注气点后退操作时，绞车动力机构带动连续管移动，从而使注气点连续或周期性后退，在移动过程中密封系统能够使连续管外壁与气化炉工作孔孔壁保持密封状态，避免气体从气化炉内向外泄漏。注气点后退通过设置在气化炉外的绞车系统实现，可连续移动或周期性移动，操作灵活、结构简单，解决了已有专利复杂的后退操作程序，且能够保证操作过程的安全性。
[0032]本实施例中的具体设置如下: 如图1、2、3、4所示，分离控制注气点装置，包括:绞车系统1、密封系统Π、动力系统m、控制系统IV。绞车系统I主要作用是驱动缠绕连续管3的卷筒11旋转运动，并将卷筒上的连续管校直，使连续管轴向运动，以实现连续管注入与拉出的作用;密封系统Π主要作用是使连续管在移动过程中，同气化炉工作孔2保持一定的密封性能，防止炉内气体泄漏；同时可密封连续管孔口、悬挂油管、剪切油管、全封关井，保证带压作业过程的安全性;动力系统m主要作用是为绞车系统、密封系统提供驱动力;控制系统IV主要作用是对绞车系统、密封系统、动力系统进行操作与控制，亦能对各系统运行状态进行监测。
[0033]使用时将分离控制注气点装置安装在气化炉进气侧巷道或硐室I内，将一定挠性与强度的连续管3首端放置在气化炉内，首端连喷头4(接喷嘴或喷火器)，作为气化过程的注气点。连续管尾端依次经过气化炉工作孔2、密封系统Π上的控制阀门5、连续管密封装置6，从气化炉内引出，并通过绞车系统I导管装置7后，缠绕在绞车系统卷筒装置8上，连续管尾端同气化剂输送管道1连接。
[0034]如图1所示，绞车系统I包括导管装置7、卷筒装置8、排管器9。卷筒装置8用于缠绕连续管3;导管装置7用于夹持校直连续管3并驱动连续管注入与拉出；排管器9连接在卷筒装置8上能使拉出的连续管3整齐缠绕到卷筒装置8上。
[0035]如图1、2所示，卷筒装置8包括卷筒转轴11、卷筒盘12、筒芯13、卷筒驱动机构14、卷筒支架15，卷筒转轴11、卷筒盘12、筒芯13、卷筒驱动机构14安装在卷筒支架15上。卷筒转轴
11、卷筒盘12、筒芯13整体连接在一起，筒芯与卷筒盘用于缠绕连续管3;卷筒转轴11为立轴式，转轴垂直于水平面，卷筒盘12平行于水平面;卷筒转轴11可以绕支架15旋转运动。卷筒驱动机构14与卷筒转轴11活动连接，卷筒驱动机构14可以带动卷筒转轴旋转从而控制连续管3的缠绕与释放。卷筒驱动机构14可以为液压马达、电动机、柴油机等，本实施例为液压马达，马达采用防爆型或经防爆隔离处理;这里的活动连接可以为链条连接、齿咬合连接、传动带连接等，本实施例为链条连接。液压马达通过换向阀以及链条带动转轴正转与反转。
[0036]如图1、3所示，导管装置7包括:导向装置21、导管装置驱动机构22、夹持校直装置23、导管装置支架24等。导向装置21、导管装置驱动机构22、夹持校直装置23呈近水平方向安装在导管装置支架24上，其中导向装置21铰支连接在导管装置支架24上。导向装置21，呈圆弧状，可改变连续管3弯曲方向，配合卷筒装置8缠绕与释放连续管3。导向装置21的支撑轴处，安装有销式力传感器25、起拔力传感器26，可以监测连续管3上的拉力变化。夹持校直装置23为轮式结构，包括主动轮27、从动轮28，主、从动轮成对排列，一般设置数目大于等于2对。主、从动轮的中部均有能与连续管3外壁贴合的环形槽未示出，主动轮27的环形槽槽底到从动轮28的环形槽槽底之间的距离与连续管3的外径相等。
[0037]导管装置驱动机构22可以为液压马达、电动机、柴油机等，本实施例为液压马达，马达采用防爆型或经防爆隔离处理。导管装置驱动机构22通过联轴器与主动轮的主动轴连接，可以驱动主动轮27转动，实现对连续管的夹持和校直。在使用过程中，将连续管3置于主动轮27和从动轮28的两轮的环形槽之间，然后通过马达电磁调压阀29调节液压马达主轴转动方向，从而控制主动轮的正转和反转，进而实现对连续油管的夹持、校直、注入和拉出。
[0038]如图1、2、3所示，排管器9，包括导向轮31、排管器驱动机构32、移动装置33、排管器支架34，其中导向轮31连接在移动装置33上，排管器驱动装置32、移动装置33安装在排管器支架34上。排管器驱动机构32与移动装置33为活动连接，可如链条连接、齿咬合连接、传动带连接等，本实施例为链条连接。排管器驱动机构32可以为液压回转减速机、减速电动机等，本实施例为液压回转减速机。移动装置33为任何形式的螺旋传动机构，本实施例为丝杆螺母。液压回转减速机驱动丝杆转动，丝杆上的丝母和导向轮31—起在丝杆上做往复直线运动。能使拉出的连续管3整齐排列到卷筒装置8上。排管器驱动机构32固定在卷筒转轴11上，与卷筒装置8驱动机构共用液压马达。
[0039]在排管器的导向轮31上，安装有连续管测长编码器35，根据编码器的转速检测油管注入或拉出的长度。排管器支架34为活动支架，活动支架可以为液压驱动、电动驱动，本实施例为电动推杆机构3 6驱动，通过改变电机的转向实现推杆的升降动作。电动推杆的升降由连续管层数感应装置37自动控制，当连续管层数发生变化时，电动推杆自动伸缩固定的时间段，以保证排管器不受附加力。
[0040]如图1所示，密封系统Π包括控制阀门5、连续管密封装置6，气化炉工作孔2上设置控制阀门5，优先采用自动控制阀门；阀门再连接密封装置6，密封装置6至少应该安装静密封41和动密封42，密封装置设置夹紧压力传感器43。静密封41主要作用是抱紧或松开连续管，使连续管在移动过程及带压作业过程中，同气化炉工作孔2保持一定的密封性能，防止炉内气体泄漏。动密封42主要作用是可密封连续管孔口、悬挂油管、剪切油管、全封关井，包括密封组件、悬挂组件、剪切组件、全封组件图中未示出。静密封、动密封为已有的公知技术，静密封可以采用防喷盒，动密封可以采用防喷器。密封装置6采用液控多路阀主阀控制开闭，主阀受电控先导阀44控制。为了密封装置6安全工作，需要在开合时检测其状态。本系统在密封装置6的夹紧液压油路上安装夹紧压力传感器43，检测关闭的情况，当闭合压力达到设定值上限后，认为可靠关闭;在关闭期间，压力低于设定值下限时，系统报警。
[0041 ]如图1所示，动力系统m，动力系统主要为绞车系统1、密封系统π提供液压动力和电力，包括液压源51、液压栗52、蓄能器53、电力变频器54。蓄能器53安装在液压源51与液压输出管路54之间，起到稳定液压输出压力，保证液压动力设备运行的平稳性。在蓄能器53回路安装液压压力传感器55，使用时液压栗52向蓄能器53充压，当蓄能器压力低于设定值的下限时，自动起动电机打开蓄能器充放液阀56补压，达到设定值上限时液压栗卸荷阀57开启，补压结束。电力变频器54把动力电源分别送到液压栗电机、排管装置电动推杆机构。
[0042]如图1、4所示，控制系统IV，控制系统对绞车系统1、密封系统Π、动力系统m进行操作与控制，亦能对各系统运行状态进行监测，包括控制器61、人机交互元件62、控制开关63。控制器61采集销式张力传感器25、起拔力传感器26、连续管测长编码器35、连续管层数感应装置37、夹紧压力传感器43、液压压力传感器55信号，同时接收本地操作指令和远程操作指令，以及与人机交互元件62、控制开关63通讯等。人机交互元件62能够显示本地工作参数，输入和修改控制参数;控制开关63能够切换人工操作控制可动部件。控制器61将采集到的信号、接收到的指令等进行分析、计算后，控制器61输出控制信号控制液压栗卸荷阀57、蓄能器充放液阀56、导管装置马达电磁调压阀29、密封装置电磁先导阀44、卷筒液压马达换向阀，以启动、停止液压栗站；打开、关闭密封装置，启、停导管装置，调整注入、拉出速度；起、停卷筒装置，调整缠绕、释放速度，调整排管器高度与补偿等。
[0043]通过与热电偶或气化炉出口煤气组分进行反馈控制，分离控制注气点装置可以自动控制注气点后退操作。以热电偶为例，位于连续管3首端的热电偶将气化工作面的喷嘴端温度传给控制器61，当温度高于设定值时，拉出连续管3的程序启动。控制系统IV发出控制指令，绞车系统1、密封系统Π、动力系统m就会按设定好的程序将连续管3后退一个设定的长度，实现注气点的分离与控制，等待一段时间后若温度在安全范围内则装置回到待命状态，煤层在该位置继续燃烧、气化。
[0044]还可以设置远程控制中心V，远程控制中心与控制系统IV采用有线通讯或者无线通讯，能够远程控制绞车系统1、密封系统π、动力系统m;能够显示、记录、存储各系统设备参数注入速度、油管长度、起拔力、夹紧力、油管张力等。
[0045]实施例2
一种注气点移动控制装置的控制方法，所述注气点移动控制装置，包括首端置于气化炉内、尾端连接气化剂输送管道10的连续管3，所述装置还包括置于气化炉外的绞车系统、密封系统、动力系统和控制系统;所述密封系统与气化炉的工作孔2连接，所述连续管3的尾端穿过密封系统连接至绞车系统上;所述绞车系统包括导管装置7和卷筒装置8;所述导管装置7包括夹持校直装置23、导管装置驱动机构22、导管装置支架24和导向装置21，所述夹持校直装置23包括成对排列用于夹持所述连续管3的主动轮27和从动轮28，所述导管装置驱动机构22通过联轴器与主动轮27连接驱动主动轮转动，所述导管装置支架24设置于夹持校直装置23外部，所述导向装置21铰链接在导管装置支架24上，所述连续管3经导向装置21连接至卷筒装置8;所述卷筒装置8包括卷筒、卷筒驱动机构14和卷筒支架15，所述连续管3缠绕于卷筒上，卷筒驱动机构14带动卷筒绕卷筒支架15转动控制连续管3的缠绕与释放;所述绞车系统中设置有与卷筒装置8连接的排管器9用于将连续管3整齐排列至卷筒装置8上；输送气化剂的连续管3铺设在输气通道中，并从气化炉的工作孔2伸出经密封系统置于绞车系统上，连续管3的首端连接喷头4并设置有热电偶或热电阻;此时，密封系统与气化炉的工作孔2连接的控制阀门5处于打开状态，密封系统的静密封通过压紧对连续管的环抱装置密封连续管3与控制阀门5之间的间隙，密封系统的动密封处于打开状态;所述控制方法包括后退注气点的步骤和封闭气化炉工作孔的步骤，其特征在于:
所述后退注气点的步骤是:当检测到的连续管的首端得温度低于设定的温度值、触发后退注气点时，获取输入的注气点后退距离阈值，将连续管的首端后退至阈值的后退距离，其过程是:控制系统发送控制信号给导管装置7驱动夹持校直装置23主动轮27转动，控制连续管3的夹持、校直和拉出;所述控制系统发送控制信号给卷筒装置8驱动卷筒转动，同步驱动排管器9缠绕连续管3，使拉出的连续管3整齐排列到卷筒装置8上;控制系统检测连续管3缠绕的长度，并判断连续管缠绕是否满层，满层后则发送控制信号使排管器9不受附加力；控制系统检测卷筒的转速和拉力控制卷筒装置8和导管装置7的工作速度；
所述封闭气化炉工作孔的步骤是:当连续管的首端从气化炉的工作孔退出时首先将控制阀门5关闭，当连续管的首端从密封系统退出后，将密封系统的动密封关闭。
[0046]所述注气点后退距离阈值可以是现场根据实际情况输入的数值，也可以是在存储器中预先设定好的数值。
[0047]本实施例中具体操作程序:
当需要后退注气点时，设置注气点后退距离为L，控制系统IV通过人机交互元件62发出本地控制信号给控制器61或者远程控制中心V发出控制信号给控制系统IV控制器61，控制器61采集密封装置6夹紧压力传感器43信号，检测密封装置的状态，发送一路控制信号给密封装置电磁先导阀44，实现密封装置各密封组件的启闭。
[0048]同时，控制器61输出一路控制信号给电力变频器54，把动力电源送至动力系统ΙΠ液压栗52，液压栗向蓄能器53充液；同时采集蓄能器53液压压力传感器55信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充放液阀56，给密封装置提供液压动力。
[0049]密封装置各密封组件的完成启闭操作后，控制器61发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀29，调节液压马达主轴反转，驱动夹持校直装置23主动轮27反转，主动轮27与从动轮28的中部均有能与连续管3外壁贴合的环形槽，实现对连续管的夹持、校直和拉出。
[0050]同时，控制器61发送一路控制信号给卷筒液压马达换向阀，卷筒反转，同步驱动导向轮31与丝母在丝杠上做往复直线运动，缠绕连续管3，并使拉出的连续管3整齐排列到卷筒装置8上。
[0051]同时，控制器61采集连续管测长编码器35、连续管层数感应装置37信号，检测连续管缠绕的长度，并判断连续管缠绕是否满层，满层后则发送控制信号给电动推杆机构36，自动伸缩固定的时间段，以保证排管器不受附加力。
[0052]同时，控制器61采集销式张力传感器25信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀调整卷筒装置8的转速直到连续管3上的拉力值如初。起拔力传感器26测量连续管的拉力变化量，参与系统控制，从而控制卷筒装置8和导管装置7的工作速度，保证卷筒装置8和导管装置7之间有一定的恒张力及连续管的工作速度，确保自动起下连续管安全有效工作。
[0053]当连续管测长编码器35检测到连续管后退长度达到L时，控制器61发送一路控制信号给导管装置马达电磁调压阀29，导管装置7停止工作，回到待命状态;控制器61同时采集销式张力传感器25信号，并发出控制信号给卷筒液压马达换向阀卷筒装置8停止转动，回到待命状态;控制器61同时采集蓄能器53液压压力传感器55信号，检测蓄能器状态，发送一路控制信号给蓄能器充放液阀56，给密封装置提供液压动力，以密封装置各密封组件的启闭。后退操作结束。
【主权项】
1.一种注气点移动控制装置，包括首端置于气化炉内、尾端连接气化剂输送管道(10)的连续管(3)，其特征在于:所述装置还包括置于气化炉外的绞车系统、密封系统、动力系统和控制系统； 所述密封系统与气化炉的工作孔(2)连接，所述连续管(3)的尾端穿过密封系统连接至绞车系统上； 所述绞车系统包括导管装置(7)和卷筒装置(8);所述导管装置(7)包括夹持校直装置(23)、导管装置驱动机构(22)、导管装置支架(24)和导向装置(21)，所述夹持校直装置(23)包括成对排列用于夹持所述连续管(3)的主动轮(27)和从动轮(28)，所述导管装置驱动机构(22)通过联轴器与主动轮(27)连接驱动主动轮转动，所述导管装置支架(24)设置于夹持校直装置(23)外部，所述导向装置(21)铰链接在导管装置支架(24)上，所述连续管(3)经导向装置(21)连接至卷筒装置(8);所述卷筒装置(8)包括卷筒、卷筒驱动机构(14)和卷筒支架(15)，所述连续管(3)缠绕于卷筒上，卷筒驱动机构(14)带动卷筒绕卷筒支架(15)转动控制连续管(3)的缠绕与释放； 所述控制系统对绞车系统、密封系统、动力系统进行控制，控制绞车系统转动带动连续管(3)移动，使注气点连续或周期性后退。2.根据权利要求1所述的注气点移动控制装置，其特征在于:所述绞车系统还包括排管器(9)，排管器(9)与卷筒装置(8)连接，所述排管器(9)包括导向轮(31)、排管器驱动机构(32)、移动装置(33)、排管器支架(34)，所述导向轮(31)连接在移动装置(33)上，所述排管器驱动机构(32)、移动装置(33)安装在排管器支架(34)上，排管器支架(34)连接卷筒装置(8);所述排管器驱动机构(32)与移动装置(33)为活动连接，所述移动装置(33)为螺旋传动机构，所述排管器驱动机构(32)驱动移动装置(33)转动，带动导向轮(31)延移动装置(33)作往复直线运动，带动拉出的连续管(3)整齐排列到卷筒装置(8)上。3.根据权利要求2所述的注气点移动控制装置，其特征在于:所述排管器(9)的导向轮(31)上安装有连续管测长编码器(35);排管器支架(34)为活动支架并使用电动推杆机构(36)驱动，电动推杆的升降由一个连续管层数感应装置(37)自动控制，当连续管层数发生变化时，电动推杆自动伸缩固定的时间段，以保证排管器(9)不受附加力。4.根据权利要求1所述的注气点移动控制装置，其特征在于:所述导管装置(7)的导向装置(21)呈圆弧状，导向装置(21)的支撑轴处安装有销式力传感器(25)、起拔力传感器(26)，用于监测连续管(3)上的拉力变化;所述夹持校直装置(23)中主动轮(27)和从动轮(28)设置数目不少于2对，主动轮(27)和从动轮(28)的中部均设置有与连续管(3)外壁贴合的环形槽，主动轮(27)的环形槽槽底到从动轮(28)的环形槽槽底之间的距离与连续管(3)的外径相等;所述导管装置驱动机构(22)为液压马达，液压马达通过联轴器与主动轮(27)的主动轴连接，液压马达上设置马达电磁调压阀(29)用于调节液压马达主轴转动方向，控制主动轮(27)的正转和反转。5.根据权利要求1所述的注气点移动控制装置，其特征在于:所述卷筒由卷筒转轴(11)、卷筒盘(12)、筒芯(13)整体连接组成，筒芯(13)与卷筒盘(12)用于缠绕连续管(3)，卷筒转轴(11)可以绕卷筒支架(15)旋转运动，所述卷筒驱动机构(14)与卷筒转轴(11)活动连接，卷筒转轴(11)为立轴垂直于水平面，卷筒盘(12)平行于水平面;卷筒驱动机构(14)为液压马达，并设有液压马达换向阀。6.根据权利要求1所述的注气点移动控制装置，其特征在于:所述密封系统包括控制阀门(5)和连续管密封装置(6);所述控制阀门(5)设置于汽化炉的工作孔(2)上，用于封堵工作孔;所述连续密封装置(6)包括静密封(41)和动密封(42)，静密封是通过压紧对连续管的环抱装置密封连续管与控制阀门(5)之间的间隙，环抱装置由夹紧液压控制，动密封是通过控制多道阀门密封拉出连续管后的通道;所述连续密封装置(6)主阀为液控多路阀受电控先导阀(44)控制，所述连续管密封装置(6)的夹紧液压油路上安装加紧压力传感器(43)。7.根据权利要求1所述的注气点移动控制装置，其特征在于:所述动力系统包括液压源(51)、液压栗(52)、蓄能器(53)、电力变频器(54);在蓄能器(53)回路安装液压压力传感器(55)。8.根据权利要求1所述的注气点移动控制装置，其特征在于:所述控制系统包括控制器(61)、人机交互元件(62)和控制开关(63);控制器(61)用于采集安装于绞车系统、密封系统和动力系统的传感器信号、接收本地操作指令和远程操作指令，并与人机交互元件(62)、控制开关(63 )通讯;人机交互元件(62 )能够显示本地工作参数，输入和修改控制参数。9.一种注气点移动控制装置的控制方法，所述注气点移动控制装置，包括首端置于气化炉内、尾端连接气化剂输送管道(10)的连续管(3)，所述装置还包括置于气化炉外的绞车系统、密封系统、动力系统和控制系统;所述密封系统与气化炉的工作孔(2)连接，所述连续管(3)的尾端穿过密封系统连接至绞车系统上;所述绞车系统包括导管装置(7)和卷筒装置(8);所述导管装置(7)包括夹持校直装置(23)、导管装置驱动机构(22)、导管装置支架(24)和导向装置(21)，所述夹持校直装置(23)包括成对排列用于夹持所述连续管(3)的主动轮(27)和从动轮(28)，所述导管装置驱动机构(22)通过联轴器与主动轮(27)连接驱动主动轮转动，所述导管装置支架(24)设置于夹持校直装置(23)外部，所述导向装置(21)铰链接在导管装置支架(24)上，所述连续管(3)经导向装置(21)连接至卷筒装置(8);所述卷筒装置(8)包括卷筒、卷筒驱动机构(14)和卷筒支架(15)，所述连续管(3)缠绕于卷筒上，卷筒驱动机构(14)带动卷筒绕卷筒支架(15)转动控制连续管(3)的缠绕与释放;所述绞车系统中设置有与卷筒装置(8)连接的排管器(9)用于将连续管(3)整齐排列至卷筒装置(8)上;输送气化剂的连续管(3)铺设在输气通道中，并从气化炉的工作孔(2)伸出经密封系统置于绞车系统上，连续管(3)的首端连接喷头(4)并设置有热电偶或热电阻;此时，密封系统与气化炉的工作孔(2)连接的控制阀门(5)处于打开状态，密封系统的静密封通过压紧对连续管的环抱装置密封连续管(3)与控制阀门(5)之间的间隙，密封系统的动密封处于打开状态;所述控制方法包括后退注气点的步骤和封闭气化炉工作孔的步骤，其特征在于: 所述后退注气点的步骤是:当检测到的连续管的首端得温度低于设定的温度值、触发后退注气点时，获取输入的注气点后退距离阈值，将连续管的首端后退至阈值的后退距离，其过程是:控制系统发送控制信号给导管装置(7)驱动夹持校直装置(23)主动轮(27)转动，控制连续管(3)的夹持、校直和拉出；所述控制系统发送控制信号给卷筒装置(8)驱动卷筒转动，同步驱动排管器(9)缠绕连续管(3)，使拉出的连续管(3)整齐排列到卷筒装置(8)上；控制系统检测连续管(3)缠绕的长度，并判断连续管缠绕是否满层，满层后则发送控制信号使排管器(9)不受附加力；控制系统检测卷筒的转速和拉力控制卷筒装置(8)和导管装置(7)的工作速度； 所述封闭气化炉工作孔的步骤是:当连续管的首端从气化炉的工作孔退出时首先将控制阀门(5)关闭，当连续管的首端从密封系统退出后，将密封系统的动密封关闭。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于:所述注气点后退距离阈值可以是现场根据实际情况输入的数值，也可以是在存储器中预先设定好的数值。
【文档编号】E21B43/295GK106089178SQ201610683515
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610683515.5, CN 106089178 A, CN 106089178A, CN 201610683515, CN-A-106089178, CN106089178 A, CN106089178A, CN201610683515, CN201610683515.5
【发明人】梁杰, 梁鲲, 史龙玺, 汪贻亮, 王莉, 王张卿, 张树川
【申请人】中国矿业大学(北京)