专利名称：一种管路积水智能排放装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气体输送装置结构设计和应用技术领域，特别提供了一种气体运输管路积水排放装置。
背景技术：
在煤矿瓦斯抽米过程中，由于钻孔以一定仰角角度进入煤岩层，煤岩层中含有的水分不可避免地被抽入瓦斯管路中；同时因井下各处温差大，抽采管道中极易形成大量的冷凝水。这些水量增多，会造成局部管路有效截面明显变小，甚至堵塞抽放管路，严重影响抽放效果气体运输管路内大量积水将影响整个抽采系统的正常运行。因此，定期及时排放抽采管路内积水尤为重要。目前，煤矿在解决气体运输管路积水问题时一般采用人工放水和负压自动放水两种形式，但均存在不足之处。I)人工放水器结构简单，虽然安装方便，成本低廉，但它的缺点是需要定期安排专人放水，且不能实现连续放水。抽采队每天每班安排数名放水工人对抽采管路进行监控和放水作业，即便这样，在某些积水严重路段仍然存在着排水不及时的情况。因此人工放水器以其耗用人工多、劳动强度大且不能实现连续放水等原因而逐步被负压自动放水器所取代。2) U型管自动放水器的管路负压应低于水柱高度h，否则放水器不积聚水并将大气吸入管中而降低瓦斯质量。该类型放水器适用于钻孔孔口或钻场内负压低且稳定的地方，并且极易堵塞，而无法正常放水。3)正压或负压自动放水器主要依靠浮力结合磁力改变容器内部空间压力状态的原理实现自动放水。由于煤岩层积水中不可避免地混有煤泥、岩粒等杂质，如果这些杂质阻塞在浮球口，则会影响排水效果，严重时还会使气体运输管路中混入大量的空气，稀释瓦斯浓度，给瓦斯抽采系统带来安全隐患。此种方法及设备存在着放水能力小、使用寿命短、工作可靠性差和环境适应能力差等缺点。因此，气体运输管路急需一种放水速度快、排量大、工作稳定并能连续作业的智能化放水装置。
发明内容本实用新型的目的是提供一种管路积水智能排放装置。本实用新型一种管路积水智能排放装置，用于抽放气体运输管路积水，在采空区或地面瓦斯抽采泵站，根据气体运输管路积水量的多少或工程需要，每隔一定距离上安装一个或多个本实用新型所述装置。其主体成箱式结构，安装放置于气体运输管路14下方，方便积水利用其自身重力流入壳体I中；所述管路积水智能排放装置由壳体1、集水口 2、负压口 3、放水口 4构成，后三者都通过管路连接布置在壳体I上或者直接固定在壳体I上，且均连通壳体I内腔；集水口 2布置于壳体I上，其通过管路与气体运输管路14底部连接，用于接收气体运输管路14中的积水；负压口 3布置在壳体I顶部或侧壁上部，通过管路与气体输运管路14底部，用于平衡壳体I与气体运输管路14的压力；放水口 4连接在壳体I底部，用于排放壳体I内富集的积水；其特征在于:所述管路积水智能排放装置还包含有液位控制系统，液位控制系统由下述三大部分构成:控制器、液位测量装置、液位调整执行装置，其中:控制器分别与其余二者相互连接，用于智能控制各控制阀门的开关状态。所述液位测量装置具体是液位传感器5，液位调整执行装置具体为集水口阀门6和放水口阀门8 ;液位传感器5竖直布置在壳体I内部，集水口阀门6和放水口阀门8分别密封固定安装在集水口 2和放水口 4处；放水口阀门8为能进行阀体通断操作或/和开度大小调节操作的阀门。液位传感器5用于检测壳体I中积水的液位；集水口阀门6和放水口阀门8均为自控阀门，通过控制器控制，可以根据壳体I内积水的液位，自控开关状态，实现气体运输管路中积水的智能化排放。所述的集水口 2还设置有过滤器9，过滤器9以能够拆卸的方式活动连接在集水口2和气体运输管路14之间的管路上。过滤器9用于滤去积水中掺混的泥沙等固体杂质，以防止固体杂质堵塞放水口 4或掩埋液位传感器5，使液位传感器5失灵；过滤器9可以反复拆装，以便清洗或更换。所述控制器具体为PLC控制装置，其具体为支持同时对多个控制点进行控制操作的装置；液位传感器5具体为磁致伸缩液位传感器，磁致伸缩液位传感器能够输出放水器内水位的绝对位置信号，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况，因此不必像其它液位传感器一样需要定期重标和维护，因此节约了运营成本的同时提高了工作效率。所述的管路积水智能排放装置还设置有排污口 12和排污口阀门13，排污口 12布置在壳体I的下部或侧壁下部；排污口阀门13密封固定安装在排污口 12处。排污口 12用于排放壳体I里富集的淤泥，以防止淤泥堵塞放水口 4或掩埋液位传感器5，使液位传感器5失灵。所述的管路积水智能排放装置还设置有气压口 10、气压口平衡阀门11和负压平衡阀门7，气压口 10布置在壳体I的上部或侧壁上部；气压口平衡阀门11密封固定安装在气压口 10处。气压口 10用于在排放壳体I中积水时，平衡壳体I与外界的气体压力。负压平衡阀门7密封固定安装在负压口 3处。本实用新型摒弃了原有自动放水器工作原理与技术，采用现代化领域先进的控制器控制技术，使用自控阀门代替浮球、浮子控制积水排放与收集，具有集水器工作状态与水位信息的监测功能。本实用新型采用控制器一对多控制方式，可以实现气体运输管路积水的连续收集与排放，具有操作方法简便、控制与监控方式明确、放水量大且连续、使用寿命长等优点，为数字化矿山的气体运输管路积水排放提供了一套高效、可靠的监控系统，对于煤矿安全生产，资源的合理利用有着重大的意义。以下结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细说明:
图1为管路积水智能排放装置结构示意图；图2为一种管路积水智能排放装置在井下采空区布局示意图；图3为PLC监控站主程序流程示意图；图4为液位传感器结构示意图；图5为液位传感器左视示意图。
具体实施方式
附图中各个附图标记的含义说明如下:壳体1、集水口 2、负压口 3、放水口 4、液位传感器5、集水口阀门6、负压口平衡阀门7、放水口阀门8、过滤器9、气压口 10、气压口平衡阀门11、排污口 12、排污口阀门13、气体运输管路14、PLC监控站15、操作台16。附图中箭头方向为气体运输管路中瓦斯流通方向。实施例1本实施例一种管路积水智能排放装置，用于抽放矿井气体运输管路积水，在采空区或地面瓦斯抽采泵站，根据气体运输管路积水量的多少或工程需要，每隔一定距离上安装一个或多个实施例所述装置。具体管路积水智能排放装置在井下采空区布局图如图2所
/Jn ο本实施例一种管路积水智能排放装置，用于抽放气体运输管路积水，在采空区或地面瓦斯抽采泵站，根据气体运输管路积水量的多少或工程需要，每隔一定距离上安装一个或多个本实施例所述装置。其主体成箱式结构，安装放置于气体运输管路14下方，方便积水利用其自身重力流入壳体I中；所述管路积水智能排放装置由壳体1、集水口 2、负压口 3、放水口 4构成，后三者都通过管路连接布置在壳体I上或者直接固定在壳体I上，且均连通壳体I内腔；集水口 2布置于壳体I上，其通过管路与气体运输管路14底部连接，用于接收气体运输管路14中的积水；负压口 3布置在壳体I顶部或侧壁上部，通过管路与气体输运管路14底部，用于平衡壳体I与气体运输管路14的压力；放水口 4连接在壳体I底部，用于排放壳体I内富集的积水；其特征在于:所述管路积水智能排放装置还包含有液位控制系统，液位控制系统由下述三大部分构成:控制器、液位测量装置、液位调整执行装置，其中:控制器分别与其余二者相互连接，用于智能控制各控制阀门的开关状态。所述液位测量装置具体是液位传感器5，液位调整执行装置具体为集水口阀门6和放水口阀门8 ;液位传感器5竖直布置在壳体I内部，集水口阀门6和放水口阀门8分别密封固定安装在集水口 2和放水口 4处；放水口阀门8为能进行阀体通断操作或/和开度大小调节操作的阀门。液位传感器5用于检测壳体I中积水的液位；集水口阀门6和放水口阀门8均为自控阀门，通过控制器控制，可以根据壳体I内积水的液位，自控开关状态，实现气体运输管路中积水的智能化排放。[0037]所述的集水口 2还设置有过滤器9，过滤器9以能够拆卸的方式活动连接在集水口2和气体运输管路14之间的管路上。过滤器9用于滤去积水中掺混的泥沙等固体杂质，以防止固体杂质堵塞放水口 4或掩埋液位传感器5，使液位传感器5失灵；过滤器9可以反复拆装，以便清洗或更换。所述控制器具体为PLC控制装置，其具体为支持同时对多个控制点进行控制操作的装置；液位传感器5具体为磁致伸缩液位传感器，磁致伸缩液位传感器能够输出放水器内水位的绝对位置信号，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况，因此不必像其它液位传感器一样需要定期重标和维护，因此节约了运营成本的同时提高了工作效率。所述的管路积水智能排放装置还设置有排污口 12和排污口阀门13，排污口 12布置在壳体I的下部或侧壁下部；排污口阀门13密封固定安装在排污口 12处。排污口 12用于排放壳体I里富集的淤泥，以防止淤泥堵塞放水口 4或掩埋液位传感器5，使液位传感器5失灵。所述的管路积水智能排放装置还设置有气压口 10、气压口平衡阀门11和负压平衡阀门7，气压口 10布置在壳体I的上部或侧壁上部；气压口平衡阀门11密封固定安装在气压口 10处。气压口 10用于在排放壳体I中积水时，平衡壳体I与外界的气体压力。负压平衡阀门7密封固定安装在负压口 3处。本实施例的集水口阀门6、负压口平衡阀门7、放水口阀门8和气压口平衡阀门11均为电磁阀，由控制器监控分站控制阀门开闭状态。在气体运输管路14负压状态下，集水口阀门6和负压口平衡阀门7为常开状态，放水口阀门8和气压口平衡阀门11为常闭状态。当液位传感器5检测到水位高于预设定上限时，液位传感器5传递超限信号至控制器监控分站，使控制器控制集水口阀门6和负压口平衡阀门7关闭，同时开启放水口阀门8和气压口平衡阀门11，此时本实施例所属装置在常压状态下将壳体I中的积水自然排出；当液位传感器5检测到水位低于预设定下限时，液位传感器5传递超限信号至控制器监控分站，使其控制集水口阀门6和负压口平衡阀门7打开，同时关闭放水口阀门8和气压口平衡阀门11，本实施例所述装置内恢复抽采管路负压状态，管路积水通过集水口 2继续流入壳体I中。本实施例所述装置设有操作台与智能控制器监控分站相连，可以实现本实施例各阀门的手动控制。当壳体I中内淤泥过多时，可以手动将淤泥从排污口 12排出，防止淤泥过多对本实施例中各个阀门及液位传感器5造成损坏。控制器分站监控软件程序，实现对集水器液位参数及设备工作状态数据的采集、换算与设备控制，并将集水器状态信息在分站显示屏上显示。具体控制器监控分站主程序流程图如图3所不。系统初始化后调用采集数据子程序，接收液位传感器5探测的水位数据信息；判断水位是否超过设定上限值，若超限则调用放水子程序；若没有超过上限，则判断水位是否超过设定下限值，若超限则调用集水子程序，若没有超过下限，则返回主程序继续调用数据采集子程序。放水子程序用于控制排出壳体I内积水。首先关闭负压口平衡阀门7，2秒后关闭集水口阀门6 ; 5秒后打开气压口平衡阀门11，2秒后打开放水口阀门8，积水在大气压作用下从放水口 4排出。放水子程序返回本实施例工作状态参数至主程序。集水子程序用于控制气体运输管路14中积水流入壳体I内。首先关闭气压口平衡阀门11，2秒后关闭放水口阀门8 ；5秒后打开负压口平衡阀门7，2秒后打开集水口阀门6，当壳体I内处于负压状态时，气体运输管路14中的积水开始从流入壳体I内。集水子程序返回本实施例工作状态参数至主程序。本实施例摒弃了原有自动放水器工作原理与技术，采用现代化领域先进的PLC控制技术，使用自控阀门代替浮球、浮子控制积水排放与收集，具有集水器工作状态与水位信息的监测功能。系统采用PLC —对多控制方式，可以实现气体运输管路积水的连续收集与排放，具有操作方法简便、控制与监控方式明确、放水量大且连续、使用寿命长等优点，为数字化矿山的气体运输管路积水排放提供了一套高效、可靠的监控系统，对于煤矿安全生产，资源的合理利用有着重大的意义。实施例2本实施例与实施例1中，除在壳体上卸除气压口 10、气压平衡阀门11和负压平衡阀门7结构外外，其余结构相同，本实施例具体实现方式如下:煤矿瓦斯抽采智能放水器的集水口阀门6、放水口阀门8和气压口平衡阀门11均为电磁阀，由控制器监控分站控制阀门开闭状态。在气体运输管路14负压状态下，集水口阀门6为常开状态，放水口阀门8为常闭状态，此时负压口 3可燃气体的流通方向为壳体I至气体运输管路14方向。当液位传感器5检测到水位高于预设定上限时，液位传感器5传递超限信号至控制器监控分站，使控制器控制集水口阀门6关闭，同时开启放水口阀门8，此时负压口 3可燃气体的流通方向为气体运输管路14至壳体I方向，本实施例所属装置在常压状态下将壳体I中的积水自然排出；当液位传感器5检测到水位低于预设定下限时，液位传感器5传递超限信号至控制器监控分站，使其控制集水口阀门6打开，同时关闭放水口阀门8，本实施例所述装置内恢复抽采管路负压状态，管路积水通过集水口 2继续流入壳体I中。本实施例所采用的自动控制技术手段与实施例1中的相同，同时本实施例同样可以达到实施例1的技术效果，在此不再复述。
权利要求1.一种管路积水智能排放装置，用于抽放气体运输管路积水，其主体成箱式结构，安装放置于气体输运管路(14)下方；其由壳体(I)、集水口(2)、负压口(3)、放水口(4)构成；其中:后三者都通过管路连接布置在壳体(I)上或者直接固定在壳体(I)上，且均连通壳体(O内腔；集水口(2)还通过管路与气体输运管路(14)底部连接；负压口(3)布置在壳体(O顶部或侧壁上部，通过管路与气体输运管路(14)底部；放水口(4)连接在壳体(I)底部；其特征在于:所述管路积水智能排放装置还包含有液位控制系统，液位控制系统由下述三大部分构成:控制器、液位测量装置、液位调整执行装置，其中:控制器分别与其余二者相互连接。
2.按照权利要求1所述管路积水智能排放装置，其特征在于:所述液位测量装置具体是液位传感器(5)，液位调整执行装置具体为集水口阀门(6)和放水口阀门(8);液位传感器(5 )竖直布置在壳体(I)内部，集水口阀门(6 )和放水口阀门(8 )分别密封固定安装在集水口(2)和放水口(4)处；放水口阀门(8)为能进行阀体通断操作或/和开度大小调节操作的阀门。
3.按照权利要求2所述管路积水智能排放装置，其特征在于:所述的集水口(2)还设置有过滤器(9)，过滤器(9)以能够拆卸的方式活动连接在集水口(2)和气体运输管路(14)之间的管路上； 所述控制器具体为PLC控制装置，其具体为支持同时对多个控制点进行控制操作的装置； 液位传感器(5)具体为磁致伸缩液位传感器。
4.按照权利要求1所述管路积水智能排放装置，其特征在于:所述的管路积水智能排放装置还设置有排污口( 12)，排污口( 12)布置在壳体(I)的下部或侧壁下部；排污口( 12)上还设置有排污口阀门(13 )。
5.按照权利要求1所述管路积水智能排放装置，其特征在于:所述的管路积水智能排放装置还设置有气压口(10)、气压口平衡阀门(11)和负压口平衡阀门(7);其中:气压口(10)布置在壳体(I)的顶部或其侧壁上部；气压口(10)处还密封固定安装有气压口平衡阀门(11);负压口平衡阀门(7)密封固定安装在负压口(3)处。
专利摘要一种管路积水智能排放装置，用于抽放气体运输管路积水，其主体成箱式结构，安装放置于气体输运管路(14)下方；其由壳体(1)、集水口(2)、负压口(3)、放水口(4)构成；其中后三者都通过管路连接布置在壳体(1)上或者直接固定在壳体(1)上，且均连通壳体(1)内腔；集水口(2)和负压口(3)还分别通过管路与气体输运管路(14)底部和上部连接；放水口(4)连接在壳体(1)底部；所述管路积水智能排放装置还包含有液位控制系统。本实用新型摒弃了原有自动放水器工作原理与技术，采用现代化领域先进的控制器控制技术，具有操作方法简便、连续作业等优点，对于煤矿安全生产，资源的合理利用有着重大的意义。
文档编号E21F16/00GK203008967SQ20122057826
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者祝钊, 冯智鹏, 赵洪超, 李伟, 翟青妮 申请人:煤炭科学研究总院沈阳研究院