管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统及方法与流程

本发明属于煤浆管输装置技术领域，涉及一种管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统，本发明还涉及一种管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制方法。

背景技术：

神渭管道输煤工程是世界上规模最大、运输距离最长的一条输煤管道，也是我国建成的第一条长距离输煤管道。项目管线全长727公里，工程概算总投资73亿元，设计年输煤量1000万吨，折合53％浓度的煤浆1623万吨/年，管道首端起自陕西神木市红柳林煤矿，全线途经神木、榆林、延安、渭南四市18个县区，全线穿(跨)越工程1537处，其中隧道工程60座，总长55.3km，穿越铁路26处、公路913处、河流74处。管道输煤系统下设神木生产中心(集神木供水站、原料煤储运、破碎制浆、泵输加压)、4个中间加压泵站(佳县站、清涧站、延长站和黄龙站)、5个截断阀室、1个工艺阀室、1个蓄能式调压站和1个消能站、15个排气阀室、58个压力检测站点和11个阴极保护站等线路保护措施、3个终端站(蒲城站、渭南站、华县站)分别向蒲化、渭华、陕化用户供应煤浆及煤浆脱水外销。在蒲城站还设有两个支线加压泵站。项目煤浆设计分配为蒲化300万吨/年，渭化180万吨/年，陕化120万吨/年。

目前神渭管道输煤系统泵站开路启动以及现有其他的输煤系统泵站开路启动过程均需要人工操作按步骤完成，对操作人员的要求比较高，为降低人工成本，提升生产运行效率，需要尽早实现泵站泵输系统设备的连锁自动启动控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统，解决了现有技术中存在的因输煤系统泵站开路启动过程需要人工操作按步骤完成造成的人工成本高、生产运行效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统，包括缓冲罐，缓冲罐入口通过管道g1注入上游来浆，缓冲罐通过管道g2连接有喂料泵系统的入口，喂料泵系统的出口通过管道g3连接有置换水系统的出口和隔膜泵加压系统的入口，隔膜泵加压系统的出口通过管道g5连接下级泵站；

管道g1上位于缓冲罐入口处设置有入口阀门，管道g1上靠近上游来浆一侧还有设置有入口阀门a，管道g2上位于缓冲罐的出口处设置有刀闸阀，喂料泵系统的入口和出口处分别设置有入口阀门b和出口阀门b，管道g3上设置有干管阀门a，管道g3上还连接有管道g4，管道g4另一端连接在管道g1上位于入口阀门和入口阀门a之间的位置处，管道g4上设置有干管阀门b，管道g3位于置换水系统的出口处设置有干管阀门c，隔膜泵加压系统的入口和出口分别设置有入口阀门c和出口阀门c，缓冲罐上还设置有液位计，管道g3上位于干管阀门a靠近缓冲罐的一侧还设置有压力变送器，管道g5上设置有干管阀门d，管道g3靠近隔膜泵加压系统的一侧还设置有压力变送器a，管道g1上位于入口阀门a靠近上游来浆的一侧还设置有压力变送器b；

还包括工控机，入口阀门、入口阀门a、刀闸阀、入口阀门b、出口阀门b、干管阀门a、干管阀门b、干管阀门c、入口阀门c、出口阀门c、干管阀门d、液位计以及压力变送器、压力变送器a以及压力变送器b均通过线缆电连接工控机。

本发明第一种技术方案的特征还在于，

喂料泵系统包括多个并列设置的喂料泵，每个喂料泵的入口和出口均分别设置有入口阀门b和出口阀门b，管道g2远离缓冲罐的一端分为并列的多根管道并与喂料泵的入口一一对应连接，管道g3连接喂料泵系统的一端分为并列的多根管道并与喂料泵的出口一一对应连接。

喂料泵并列设置有三个。

隔膜泵加压系统包括多个并列设置的隔膜泵，每个隔膜泵的入口和出口分别设置有入口阀门c和出口阀门c，管道g3连接隔膜泵加压系统的一端分为多个管道并分别对应连接隔膜泵的入口，管道g5连接隔膜泵加压系统的一端分为多个管道并分别对应连接隔膜泵的出口。

隔膜泵并列设置有六个。

管道g5靠近下级泵站的一侧还设置有流量计，流量计与工控机通过线缆电连接。

本发明采用的第二种技术方案是，管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制方法，采用上述管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统，管道输煤系统站间开路启动控制方法具体按照如下步骤实施：

步骤1，在工控机上设置缓冲罐的最低液位值、喂料泵系统的最低出口压力值、喂料泵系统开启液位值，喂料泵系统运行之后刀闸阀开启条件时间值、隔膜泵加压系统各个隔膜泵的开启时间间隔以及隔膜泵频率提升时间间隔；

步骤2，开启电源，工控机传输电信号打开入口阀门、入口阀门a，其他阀门均为关闭状态；

步骤3，液位计实时监控缓冲罐的液位值并将液位值实时反馈给工控机，待液位到达喂料泵系统开启液位值时，工控机控制开启刀闸阀、入口阀门b、喂料泵，启动喂料泵后，工控机开始计时，待计时达到喂料泵系统运行之后刀闸阀开启条件时间值时，工控机发送电信号打开出口阀门b、干管阀门a、入口阀门c、出口阀门c、干管阀门d以及启动第一台隔膜泵，启动第一台隔膜泵后工控机开始计时，待计时达到隔膜泵加压系统各个隔膜泵的开启时间间隔时，工控机发送电信号打开第二台隔膜泵，同时计时清零，待第二台隔膜泵打开后，工控机开始计时，待计时达到隔膜泵加压系统各个隔膜泵的开启时间间隔时，工控机发送电信号打开第三台隔膜泵，如此，直到所有隔膜泵均打开，此时，工控机发出电信号同时提升运行状态各个隔膜泵的频率到10hz，工控机开始计时，待计时到达隔膜泵频率提升时间间隔时，工控机发出电信号同时提升运行状态各个隔膜泵的频率到15hz，如此，每次提高5hz，同时流量计实时监测输出流量给工控机，当输出流量达到输送要求时，停止增加各个隔膜泵的频率。

本发明第二种技术方案的特征还在于

开路切换闭路控制方法具体按照如下步骤实施：

步骤1，运行前，在工控机上设置开路切换闭路条件，即就是设置压力变送器b的极限值，设置干管阀门a的关闭条件时间值，压力变送器a的极限值，喂料泵系统的停车时间值，喂料泵停止等待时间值；

步骤2，开路启动后正常运行时，压力变送器b将监控的压力值实时反馈给工控机，若工控机监控到压力变送器b的压力值到达设定的压力变送器b的极限值时，工控机控制依次打开干管阀门b、关闭入口阀门，待入口阀门关闭后，工控机开始计时到达干管阀门a的关闭条件时间值时，工控机控制关闭干管阀门a；步骤3，压力变送器a将监控的压力值实时反馈给工控机，干管阀门a关闭后，若工控机监控到压力变送器a的压力值低于设定的压力变送器a的极限值时，则工控机控制停止切换闭路，即就是打开入口阀门和干管阀门a；

干管阀门a关闭后，工控机开始计时，若计时到达喂料泵系统的停车时间值时，若压力变送器a的压力值均未低于设定的压力变送器a的极限值，此时，工控机控制执行喂料泵系统的停车操作；

步骤4，喂料泵系统的停车操作具体为：

首先工控机控制依次关闭出口阀门b、喂料泵，待喂料泵关闭后，工控机开始计时，计时达到喂料泵停止等待时间值时，工控机控制依次关闭入口阀门b、刀闸阀，至此开路切换闭路完成。

开路启动中，液位计和压力变送器实时监测缓冲罐的液位值以及喂料泵系统的出口压力值并反馈给工控机，若缓冲罐的液位值为最低液位值以及压力变送器的监控值为喂料泵系统的最低出口压力值时，工控机控制依次关闭隔膜泵、入口阀门c、出口阀门c、干管阀门d、干管阀门a、出口阀门b、喂料泵、入口阀门b以及刀闸阀。

缓冲罐的最低液位值为2.5m，喂料泵系统的最低出口压力值为0.35mpa，喂料泵系统运行之后刀闸阀开启条件时间值为10s，隔膜泵加压系统各个隔膜泵的开启时间间隔为15s，隔膜泵频率提升时间间隔为10s，压力变送器b的极限值为0.35mpa，设置干管阀门a的关闭条件时间值10s，压力变送器a的极限值0.35mpa，喂料泵系统的停车时间值为30s，喂料泵停止等待时间值为30s。

本发明的有益效果是：本发明通过采用工控机控制各个阀门，不需要人工操作，降低了人工成本，提升生产运行效率。

附图说明

图1是本发明管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统的结构示意图；

图2是本发明管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统的电路连接图。

图中，1.缓冲罐，2.喂料泵系统，3.置换水系统，4.隔膜泵加压系统，5.压力变送器，6.工控机，7.入口阀门a，8.刀闸阀，9.入口阀门b，10.出口阀门b，11.干管阀门a，12.干管阀门b，13.干管阀门c，14.入口阀门c，15.出口阀门c，16.干管阀门d，17.流量计，18.液位计，19.压力变送器a，20.压力变送器b，21.入口阀门。

2-1.喂料泵，4-1.隔膜泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统，其结构如图1所示，包括缓冲罐1，缓冲罐1入口通过管道g1注入上游来浆，缓冲罐1通过管道g2连接有喂料泵系统2的入口，喂料泵系统2的出口通过管道g3连接有置换水系统3的出口和隔膜泵加压系统4的入口，隔膜泵加压系统4的出口通过管道g5连接下级泵站；

管道g1上位于缓冲罐1入口处设置有入口阀门21，管道g1上靠近上游来浆一侧还有设置有入口阀门a7，管道g2上位于缓冲罐1的出口处设置有刀闸阀8，喂料泵系统2的入口和出口处分别设置有入口阀门b9和出口阀门b10，管道g3上设置有干管阀门a11，管道g3上还连接有管道g4，管道g4另一端连接在管道g1上位于入口阀门21和入口阀门a7之间的位置处，管道g4上设置有干管阀门b12，管道g3位于置换水系统3的出口处设置有干管阀门c13，隔膜泵加压系统4的入口和出口分别设置有入口阀门c14和出口阀门c15，缓冲罐1上还设置有液位计18，管道g3上位于干管阀门a11靠近缓冲罐1的一侧还设置有压力变送器5，管道g5上设置有干管阀门d16，管道g3靠近隔膜泵加压系统4的一侧还设置有压力变送器a19，管道g1上位于入口阀门a7靠近上游来浆的一侧还设置有压力变送器b20；

如图2所示，还包括工控机6，入口阀门21、入口阀门a7、刀闸阀8、入口阀门b9、出口阀门b10、干管阀门a11、干管阀门b12、干管阀门c13、入口阀门c14、出口阀门c15、干管阀门d16、液位计18以及压力变送器5、压力变送器a19以及压力变送器b20均通过线缆电连接工控机6。

喂料泵系统2包括多个并列设置的喂料泵2-1，每个喂料泵2-1的入口和出口均分别设置有入口阀门b9和出口阀门b10，管道g2远离缓冲罐1的一端分为并列的多根管道并与喂料泵2-1的入口一一对应连接，管道g3连接喂料泵系统2的一端分为并列的多根管道并与喂料泵2-1的出口一一对应连接。

喂料泵2-1并列设置有三个。

隔膜泵加压系统4包括多个并列设置的隔膜泵4-1，每个隔膜泵4-1的入口和出口分别设置有入口阀门c14和出口阀门c15，管道g3连接隔膜泵加压系统4的一端分为多个管道并分别对应连接隔膜泵4-1的入口，管道g5连接隔膜泵加压系统4的一端分为多个管道并分别对应连接隔膜泵4-1的出口。

隔膜泵4-1并列设置有六个。

管道g5靠近下级泵站的一侧还设置有流量计17，流量计17与工控机6通过线缆电连接。

本发明管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制方法，采用上述管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统，管道输煤系统站间开路启动控制方法具体按照如下步骤实施：

步骤1，在工控机上设置缓冲罐1的最低液位值、喂料泵系统2的最低出口压力值、喂料泵系统2开启液位值，喂料泵系统2运行之后刀闸阀开启条件时间值、隔膜泵加压系统4各个隔膜泵4-1的开启时间间隔以及隔膜泵4-1频率提升时间间隔；

步骤2，开启电源，工控机6传输电信号打开入口阀门21、入口阀门a7，其他阀门均为关闭状态；

步骤3，液位计18实时监控缓冲罐1的液位值并将液位值实时反馈给工控机6，待液位到达喂料泵系统2开启液位值时，工控机6控制开启刀闸阀8、入口阀门b9、喂料泵2-1，启动喂料泵2-1后，工控机6开始计时，待计时达到喂料泵系统2运行之后刀闸阀开启条件时间值时，工控机6发送电信号打开出口阀门b10、干管阀门a11、入口阀门c14、出口阀门c15、干管阀门d16以及启动第一台隔膜泵4-1，启动第一台隔膜泵4-1后工控机6开始计时，待计时达到隔膜泵加压系统4各个隔膜泵4-1的开启时间间隔时，工控机6发送电信号打开第二台隔膜泵4-1，同时计时清零，待第二台隔膜泵4-1打开后，工控机6开始计时，待计时达到隔膜泵加压系统4各个隔膜泵4-1的开启时间间隔时，工控机6发送电信号打开第三台隔膜泵4-1，如此，直到所有隔膜泵4-1均打开，此时，工控机6发出电信号同时提升运行状态各个隔膜泵4-1的频率到10hz，工控机6开始计时，待计时到达隔膜泵4-1频率提升时间间隔时，工控机6发出电信号同时提升运行状态各个隔膜泵4-1的频率到15hz，如此，每次提高5hz，同时流量计17实时监测输出流量给工控机6，当输出流量达到输送要求时，停止增加各个隔膜泵4-1的频率。

开路切换闭路控制方法具体按照如下步骤实施：

步骤1，运行前，在工控机6上设置开路切换闭路条件，即就是设置压力变送器b20的极限值，设置干管阀门a11的关闭条件时间值，压力变送器a19的极限值，喂料泵系统2的停车时间值，喂料泵2-1停止等待时间值；

步骤2，开路启动后正常运行时，压力变送器b20将监控的压力值实时反馈给工控机6，若工控机6监控到压力变送器b20的压力值到达设定的压力变送器b20的极限值时，工控机6控制依次打开干管阀门b12、关闭入口阀门21，待入口阀门21关闭后，工控机6开始计时到达干管阀门a11的关闭条件时间值时，工控机6控制关闭干管阀门a11；步骤3，压力变送器a19将监控的压力值实时反馈给工控机6，干管阀门a11关闭后，若工控机6监控到压力变送器a19的压力值低于设定的压力变送器a19的极限值时，则工控机6控制停止切换闭路，即就是打开入口阀门21和干管阀门a11；

干管阀门a11关闭后，工控机6开始计时，若计时到达喂料泵系统2的停车时间值时，若压力变送器a19的压力值均未低于设定的压力变送器a19的极限值，此时，工控机6控制执行喂料泵系统2的停车操作；

步骤4，喂料泵系统2的停车操作具体为：

首先工控机6控制依次关闭出口阀门b10、喂料泵2-1，待喂料泵2-1关闭后，工控机6开始计时，计时达到喂料泵2-1停止等待时间值时，工控机6控制依次关闭入口阀门b9、刀闸阀8，至此开路切换闭路完成。

开路启动中，液位计18和压力变送器5实时监测缓冲罐1的液位值以及喂料泵系统2的出口压力值并反馈给工控机6，若缓冲罐1的液位值为最低液位值以及压力变送器5的监控值为喂料泵系统2的最低出口压力值时，工控机6控制依次关闭隔膜泵4-1、入口阀门c14、出口阀门c15、干管阀门d16、干管阀门a11、出口阀门b10、喂料泵2-1、入口阀门b9以及刀闸阀8。

缓冲罐1的最低液位值为2.5m，喂料泵系统2的最低出口压力值为0.35mpa，喂料泵系统2运行之后刀闸阀开启条件时间值为10s，隔膜泵加压系统4各个隔膜泵4-1的开启时间间隔为15s，隔膜泵4-1频率提升时间间隔为10s，压力变送器b20的极限值为0.35mpa，设置干管阀门a11的关闭条件时间值10s，压力变送器a19的极限值0.35mpa，喂料泵系统2的停车时间值为30s，喂料泵2-1停止等待时间值为30s。

实施例

管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制方法，采用管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统，其结构如下：如图1所示，包括缓冲罐1，缓冲罐1入口通过管道g1注入上游来浆，缓冲罐1通过管道g2连接有喂料泵系统2的入口，喂料泵系统2的出口通过管道g3连接有置换水系统3的出口和隔膜泵加压系统4的入口，隔膜泵加压系统4的出口通过管道g5连接下级泵站；管道g1上位于缓冲罐1入口处设置有入口阀门21，管道g1上靠近上游来浆一侧还有设置有入口阀门a7，管道g2上位于缓冲罐1的出口处设置有刀闸阀8，喂料泵系统2的入口和出口处分别设置有入口阀门b9和出口阀门b10，管道g3上设置有干管阀门a11，管道g3上还连接有管道g4，管道g4另一端连接在管道g1上位于入口阀门21和入口阀门a7之间的位置处，管道g4上设置有干管阀门b12，管道g3位于置换水系统3的出口处设置有干管阀门c13，隔膜泵加压系统4的入口和出口分别设置有入口阀门c14和出口阀门c15，缓冲罐1上还设置有液位计18，管道g3上位于干管阀门a11靠近缓冲罐1的一侧还设置有压力变送器5，管道g5上设置有干管阀门d16，管道g3靠近隔膜泵加压系统4的一侧还设置有压力变送器a19，管道g1上位于入口阀门a7靠近上游来浆的一侧还设置有压力变送器b20，管道g5靠近下级泵站的一侧还设置有流量计17；还包括工控机6，入口阀门21、入口阀门a7、刀闸阀8、入口阀门b9、出口阀门b10、干管阀门a11、干管阀门b12、干管阀门c13、入口阀门c14、出口阀门c15、干管阀门d16、流量计17、液位计18以及压力变送器5、压力变送器a19以及压力变送器b20均通过线缆电连接工控机6；喂料泵系统2包括三个并列设置的喂料泵2-1，每个喂料泵2-1的入口和出口均分别设置有入口阀门b9和出口阀门b10，管道g2远离缓冲罐1的一端分为并列的三根管道并与喂料泵2-1的入口一一对应连接，管道g3连接喂料泵系统2的一端分为并列的三根管道并与喂料泵2-1的出口一一对应连接；隔膜泵加压系统4包括六个并列设置的隔膜泵4-1，每个隔膜泵4-1的入口和出口分别设置有入口阀门c14和出口阀门c15，管道g3连接隔膜泵加压系统4的一端分为六个管道并分别对应连接隔膜泵4-1的入口，管道g5连接隔膜泵加压系统4的一端分为六个管道并分别对应连接隔膜泵4-1的出口；

管道输煤系统站间开路启动控制方法具体按照如下步骤实施：

步骤1，在工控机上设置缓冲罐1的最低液位值2.5m、喂料泵系统2的最低出口压力值0.35mpa、喂料泵系统2开启液位值2.5m，喂料泵系统2运行之后刀闸阀开启条件时间值10s、隔膜泵加压系统4各个隔膜泵4-1的开启时间间隔为15s以及隔膜泵4-1频率提升时间间隔10s；

步骤2，开启电源，工控机6传输电信号打开入口阀门21、入口阀门a7，其他阀门均为关闭状态；

步骤3，液位计18实时监控缓冲罐1的液位值并将液位值实时反馈给工控机6，待液位到达2.5m时，工控机6控制开启刀闸阀8、入口阀门b9、喂料泵2-1，启动喂料泵2-1后，工控机6开始计时，待计时达到喂10s时，工控机6发送电信号打开出口阀门b10、干管阀门a11、入口阀门c14、出口阀门c15、干管阀门d16以及启动第一台隔膜泵4-1，启动第一台隔膜泵4-1后工控机6开始计时，待计时达到15s时，工控机6发送电信号打开第二台隔膜泵4-1，同时计时清零，待第二台隔膜泵4-1打开后，工控机6开始计时，待计时达到隔膜泵加压系统4各个隔膜泵4-1的开启时间间隔时，工控机6发送电信号打开第三台隔膜泵4-1，如此，直到六台隔膜泵4-1均打开，此时，工控机6发出电信号同时提升运行状态各个隔膜泵4-1的频率到10hz，工控机6开始计时，待计时到达10s时，工控机6发出电信号同时提升运行状态各个隔膜泵4-1的频率到15hz，如此，每次提高5hz，同时流量计17实时监测输出流量给工控机6，当输出流量达到输送要求时，停止增加各个隔膜泵4-1的频率；

开路切换闭路控制方法具体按照如下步骤实施：

步骤1，运行前，在工控机6上设置开路切换闭路条件，即就是设置压力变送器b20的极限值为0.35mpa，设置干管阀门a11的关闭条件时间值10s，压力变送器a19的极限值为0.35mpa，喂料泵系统2的停车时间值为30s，喂料泵2-1停止等待时间值30s；

步骤2，开路启动后正常运行时，压力变送器b20将监控的压力值实时反馈给工控机6，若工控机6监控到压力变送器b20的压力值到达0.35mpa时，工控机6控制依次打开干管阀门b12、关闭入口阀门21，待入口阀门21关闭后，工控机6开始计时到达10s时，工控机6控制关闭干管阀门a11；步骤3，压力变送器a19将监控的压力值实时反馈给工控机6，干管阀门a11关闭后，若工控机6监控到压力变送器a19的压力值低于0.35mpa时，则工控机6控制停止切换闭路，即就是打开入口阀门21和干管阀门a11；

干管阀门a11关闭后，工控机6开始计时，若计时到达30s时，若压力变送器a19的压力值均未低于0.35mpa，此时，工控机6控制执行喂料泵系统2的停车操作；

步骤4，喂料泵系统2的停车操作具体为：

首先工控机6控制依次关闭出口阀门b10、喂料泵2-1，待喂料泵2-1关闭后，工控机6开始计时，计时达到30s时，工控机6控制依次关闭入口阀门b9、刀闸阀8，至此开路切换闭路完成。