一种矿井束管样气预处理系统的处理方法与流程

本发明属于煤矿安全监测，具体为一种矿井束管样气预处理系统的处理方法。

背景技术：

1、在煤矿的开采过程中，由于采空区、密闭区内的遗煤极易自燃引发火灾，因此必须要对煤矿进行井下火灾监测。目前国内外较为权威的煤矿井下火灾监测系统为束管监测系统，其基本原理是：将束管铺设到煤矿井下的工作面、采空区、密闭区等检测地点，由抽气泵进行抽气采样，而后通过气相色谱仪等监测设备对检测地点内的指标气体(o2、co、co2、ch4、c2h2、c2h4、c2h6等)浓度进行实时监测，当监测设备显示指标气体浓度超过安全阈值时，安全员(对相关人员的非唯一性指代，下文同义)可及时对相应的检测地点采取防灭火措施，从而排除火灾隐患、保障煤矿内工作人员的生命财产安全。

2、然而，上述束管监测系统正面临三大难题，分别是束管样气易被污染、束管易发生水堵、样气输送压力不均衡。束管样气易被污染是由于煤矿井下检测地点的环境通常较为恶劣，存在大量的煤灰等固态杂质；被污染的样气会损坏监测设备的分析器件，轻则影响指标气体检测结果的准确性、重则可能导致监测设备整体损毁。束管易发生水堵是由于在样气输送过程中，束管内外的压力差会导致束管内产生水汽凝结，大量凝结的水汽则会导致束管堵塞，并且会降低束管内的输送压力。同时，由于不同检测地点的束管长度不一致，会导致样气输送压力不均衡，进一步的将影响样气的输送效率，严重时可能会使抽气泵无法抽取检测地点样气，从而导致监测设备无气可测。对于上述问题，一旦处理不及时，将严重影响监测系统和安全员对煤矿井下煤层自然发火情况的判断；因此，对束管样气进行预处理是非常有必要的。

3、现有技术方案中：通过在监测设备前增加粉尘过滤器及冷凝管进行除尘，但相关过滤器需人员定期更换，一旦更换不及时，过滤器将失效无法起到除尘效果。通过在束管管路前增加气源控制器来实现对冷凝水的处理，但是此类气源控制器一般需要人员定期检查、手动放水，不仅工作任务繁重，而且无法对问题管路实现排水后的二次清洗，所以束管管路容易反复出现水堵；或者，对湿气较重易发生水堵的束管，安排人员定期接入足够压力的外部气源进行人工清洗，但是比较费时费力，且一旦处理不及时，仍容易造成束管水堵。通过手动调节转子流量计进行流量调节，以均衡流量、平衡气压，但是这种方式操作误差大，且一旦管路破损后更换，就需要重新进行调节。

4、综上所述，针对监测系统中的三大难题，并考虑到现有预处理方法中所存在的依赖人工操作、处理效果不理想、处理效率低等问题，提出一种支持自动智能化控制、以及处理效果良好的处理方法是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种矿井束管样气预处理系统的处理方法，以解决束管监测系统中的束管样气易被污染、束管易发生水堵、样气输送压力不均衡三大问题；并且本处理方法具备高度智能化，以突破现有预处理方法中所存在的依赖人工操作、处理效果不理想、处理效率低等局限性。

2、本发明是采用以下技术方案实现的：

3、一种矿井束管样气预处理系统的处理方法，包括如下步骤：

4、s1：除水操作；

5、s2：清洗操作；

6、s3：除尘操作；

7、s4：气体流量的均衡调节操作。

8、上述方案中，通过执行步骤s1至s4，可相应对束管内冷凝水进行除水、对易水堵束管管路进行清洗、对束管气体中煤尘等固态杂质进行滤除、对束管气体流量进行均衡调节处理，从而保证了束管样气的纯净度和输送压力。

9、进一步的，所述s1具体包括如下子步骤：

10、s1-1：系统对束管进行冷凝水滤除；

11、s1-2：系统执行排水处理；

12、s1-3：到达排水时间后，系统完成排水处理；

13、s1-4：系统执行反吹清洗处理；

14、s1-5：到达反吹清洗时间后，系统完成反吹清洗处理。

15、上述方案中，由操作步骤可得，除水操作包括冷凝水滤除、排水处理和反吹清洗处理三大模块。通过步骤s1-1将冷凝水从束管管路内壁上滤除出来；通过步骤s1-2和s1-3将束管管路内被滤除的冷凝水进一步排出；通过步骤s1-4对经过排水后的束管管路进行清洗，以避免束管管路内壁上发生冷凝水凝结或将已凝结的水冲除，从而有效防止内壁上冷凝水积少成多而导致的水堵情况发生。

16、进一步的，所述s2中，当到达清洗周期后，系统自动执行清洗处理。

17、上述方案中，清洗操作根据上位机设定的清洗周期自动进行，以实现对束管管路的自清洗，从而能够有效预防束管水堵情况的发生。

18、进一步的，所述s3中，系统始终对束管样气中的杂质进行自动滤除。

19、上述方案中，除尘操作始终进行，即当束管气体在取样过程中流至指定位置时、即可接受杂质滤除，从而使得监测系统接收到的束管样气均是经过除尘后的无杂质气体。

20、进一步的，所述s4中，系统始终对束管样气的流量进行自动均衡调节。

21、上述方案中，对于不同长度的束管，为保证采样效率，需要均衡流量、平衡气压。气体流量的均衡调节操作始终进行，即当束管气体在取样过程中流至指定位置时、即可接受流量的均衡调节处理；气体流量的均衡调节操作根据上位机设定的流量参数和控制器指令自动进行，并且流至此处的束管气体已经过前端的除尘操作。因此，本处理方法可实现对束管管路的除水操作和清洗操作、并保证接收采样的束管气体已经过除尘操作和流量的均衡调节操作，在此基础上，全程为自动化控制，不需要人工干预工作流程。

22、进一步的，当束管样气的流量出现异常时，系统自动执行报警。

23、上述方案中，当某束管管路内出现气体流量异常时，预处理系统会自动进行超限报警，以提醒煤矿安全员及时查看与处理，从而减轻安全员的维护难度及工作强度。

24、进一步的，所述除水操作由集成化滤水器和电磁阀组执行，所述清洗操作由电磁阀组执行，所述除尘操作由真空过滤器执行，所述气体流量的均衡调节操作由气体流量控制器执行。

25、上述方案中，集成化滤水器、真空过滤器、气体流量控制器依次设置在束管管路内，集成化滤水器还和电磁阀组连接。

26、进一步的，所述集成化滤水器、电磁阀组和气体流量控制器均与控制机构连接，控制机构用于监控集成化滤水器、电磁阀组和气体流量控制器的工作及状态。

27、上述方案中，控制机构、集成化滤水器、电磁阀组、真空过滤器和气体流量控制器组成预处理系统。其中，控制机构包括上位机和控制器；上位机用于设定系统的各项工作参数，控制器通过相应的通讯接口或功能电路分别与上位机、集成化滤水器、电磁阀组和气体流量控制器电性连接；因此控制器可分别与上位机、集成化滤水器、电磁阀组和气体流量控制器进行电平通讯，从而控制器能够接收集成化滤水器的状态信息、并根据上位机指令来控制电磁阀组和气体流量控制器进行相应工作；控制器可为单片机或其他现有技术中的一种。通过集成化滤水器和电磁阀组，可实现对束管中冷凝水的除水以及对束管管路的预防性(通过清洗可减小束管发生水堵的概率，因此称作预防性)自动清洗；通过真空过滤器可实现对束管气体中煤尘等固态杂质的滤除；通过气体流量控制器可实现对束管气体流量的均衡调节处理。

28、进一步的，所述电磁阀组包括排水阀组、清洗阀组和采样阀组。

29、上述方案中，排水阀组开启工作后可对集成化滤水器进行排水处理，清洗阀组开启工作后可对束管管路进行清洗处理(或反吹清洗处理)，采样阀组开启工作后可对流经至此的束管气体做采样处理。

30、进一步的，所述控制机构与集成化滤水器的磁性开关电性连接。

31、上述方案中，束管气体通过抽气泵进行抽取、到达预处理系统后，由集成化滤水器进行冷凝水的滤除，当集成化滤水器中储水量超过限值、即集成化滤水器满水后，集成化滤水器的磁性开关会与磁铁产生磁性感应，从而向控制器反馈高位电信号，使控制器控制相应电磁阀组进行工作、即及时启动排水。其中，集成化滤水器在束管气体的采样过程中始终为工作状态，具体来说，集成化滤水器不间断地进行冷凝水滤除。

32、本发明实现的有益效果是：

33、一种矿井束管样气预处理系统的处理方法，实现了对束管内冷凝水的除水、对易水堵束管管路的清洗、对束管气体中煤尘等固态杂质的滤除、对束管气体流量的均衡调节处理，从而保证了束管样气的纯净度和输送压力，解决了目前束管监测系统中所存在的束管易发生水堵、束管样气易被污染、样气输送压力不均衡这三大问题，从而可有效保障束管监测系统中数据检测的准确度及可靠性、进一步提高监测设备的使用寿命，最终为煤矿的安全生产运行以及工作人员的生命财产安全提供了坚实保障；

34、并且，与现有预处理方法相比，本方法具备工作流程一体化和高度智能化的优点，即集成除水、清洗、除尘和流量均衡调节功能的前提下实现全程自动化控制，并且预处理效果良好可靠，从而有效减轻了煤矿安全员的维护难度及工作强度。