一种瓦斯气体自动掺混装置及掺混方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种瓦斯气体自动掺混装置及掺混方法,包括气体混合器、控制器，气体混合器上的低浓度瓦斯进气口、高浓度瓦斯进气口及混合瓦斯气出气口分别连接低浓度瓦斯进气管道、高浓度瓦斯进气管道、混合瓦斯管道；低浓度瓦斯气体管道上设有压力传感器、压力平衡阀及节流控制阀。本发明专利技术当低浓度瓦斯及高浓度瓦斯分别通过低浓度瓦斯进气管道和高浓度瓦斯进气管道计入气体混合器后由浓度探测仪将混合后混合气的瓦斯浓度信号输送至控制器，控制器根据瓦斯浓度信号和压力传感器输送的压力信号调整节流控制阀控制低浓度瓦斯气体进入气体混合器的流量，以维持混合瓦斯气体浓度在设置范围内，同时调整压力平衡阀维持整套装置压力在规定范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯气体自动掺混装置及掺混方法
本专利技术涉及一种瓦斯气体自动掺混装置，具体的提供一种用于将高低两种浓度的瓦斯气体自动按比例进行混合，混合后得到需要的浓度值的瓦斯混合气的自动控制装置。
技术介绍
目前多数高瓦斯煤矿都存在两套瓦斯抽放系统，一套低浓度抽放系统，一套高浓度抽放系统，其中高浓度抽放一般农地维持在25％以上，低浓度一般浓度多在8％以下，甚至更低，对于大多数瓦斯利用项目基本以瓦斯发电为主，受目前瓦斯发电技术影响，基本上8％以下浓度无法利用，如果将两者完全混合利用往往受于瓦斯抽放浓度、压力、流量波动较大造成混合后浓度极其不稳定而影响生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种瓦斯气体自动掺混装置，克服现有技术中浓度低于8％的瓦斯气体无法利用或者高低浓度瓦斯混合后浓度、流量波动及压力变化较大造成运行不稳定的缺陷。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种瓦斯气体自动掺混装置,包括气体混合器、控制器、所述气体混合器上设有低浓度瓦斯进气口、高浓度瓦斯进气口及混合瓦斯气出气口，所述低浓度瓦斯进气口连接低浓度瓦斯进气管道，所述高浓度瓦斯进气口连接高浓度瓦斯进气管道，所述混合瓦斯气出气口连接混合瓦斯管道；所述低浓度瓦斯气体管道上设有压力传感器、压力平衡阀及节流控制阀，所述压力传感器、压力平衡阀及节流控制阀均与所述控制器通过数据线连接；所述混合瓦斯管道上设有浓度探测仪，所述浓度探测仪通过数据线与控制器连接。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。本专利技术如上所述一种瓦斯气体自动掺混装置,进一步，所述控制器包括CPU单元和A/D转换单元。本专利技术的有益效果是：本专利技术当低浓度瓦斯及高浓度瓦斯分别通过低浓度瓦斯进气管道和高浓度瓦斯进气管道计入气体混合器后由浓度探测仪将混合后混合气的瓦斯浓度信号输送至控制器，控制器根据瓦斯浓度信号和压力传感器输送的压力信号调整节流控制阀控制低浓度瓦斯气体进入气体混合器的流量，以维持混合瓦斯气体浓度在设置范围内，同时调整压力平衡阀维持整套装置压力在规定范围内。本专利技术还提供一种瓦斯气体自动掺混方法，采用权利要求1或2所述的瓦斯气体自动掺混装置进行掺混，具体包括以下步骤：步骤(1)根据压力传感器检测的当前压力值p及当前节流控制阀的开度值v0，利用公式(1)获得低浓度瓦斯气体管道内的当前低浓度瓦斯流量值q，q＝f(p,v)公式(1)；步骤(2)连续检测并获得单位时间内混合后的瓦斯浓度c1,c2…，计算连续相邻时间点浓度变化趋势值利用公式(2)计算当前节流控制阀的调整幅度系数k1，k1＝(c1-c2)/c1公式(2)；步骤(3)根据当前低浓度瓦斯流量值q和气体混合器截面积m利用公式(3)计算低浓度瓦斯达到混合后监测点时间差tk，tk＝q/m公式(3)；步骤(4)根据步骤(3)的时间差tk、当前节流控制阀开度值v0及现场设备调整系数k，利用公式(4)计算节流控制阀调整开度值v1，V1＝(k1*v0/tk)*k+v0。本专利技术上述方法为避免节流控制阀调整滞后引起的浓度波动，对控制器主要控制算法和程序采用趋势预测控制策略，浓度探测仪反馈的瓦斯混合气浓度值和压力传感器器反馈的压力值及当前节流阀反馈的开度值按照一定算法进行变化趋势预测，根据预测值和即时反馈的瓦斯混合气浓度值、压力值及节流阀反馈的开度值做提前调整，快速反应使得经气体混合器后混合瓦斯气浓度稳定，波动最小，保证生产正常进行且方便后续利用系统使用。附图说明图1为本专利技术一种瓦斯气体自动掺混装置结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、控制器，2、气体混合器，3、节流控制阀，4、压力平衡阀，5、混合瓦斯管道，6、压力传感器，7、低浓度瓦斯气体管道，8、高浓度瓦斯进气管道，9、混合瓦斯管道。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术一种瓦斯气体自动掺混装置,包括气体混合器2、控制器1、所述气体混合器2上设有低浓度度瓦斯进气口、高浓度瓦斯进气口及混合瓦斯气出气口，所述低浓度瓦斯进气口连接低浓度瓦斯进气管道7，所述高浓度瓦斯进气口连接高浓度瓦斯进气管道8，所述混合瓦斯气出气口连接混合瓦斯管道9；所述低浓度瓦斯气体管道7上设有压力传感器6、压力平衡阀4及节流控制阀3，所述压力传感器6、压力平衡阀4及节流控制阀3均与所述控制器1通过数据线连接；所述混合瓦斯管道5上设有浓度探测仪5，所述浓度探测仪5通过数据线与控制器1连接。所述控制器1包括CPU单元和A/D转换单元。本专利技术一种瓦斯气体自动掺混装置当低浓度瓦斯及高浓度瓦斯分别通过低浓度瓦斯进气管道和高浓度瓦斯进气管道计入气体混合器后由浓度探测仪将混合后混合气的瓦斯浓度信号输送至控制器，控制器根据瓦斯浓度信号和压力传感器输送的压力信号调整节流控制阀控制低浓度瓦斯气体进入气体混合器的流量，以维持混合瓦斯气体浓度在设置范围内，同时调整压力平衡阀维持整套装置压力在规定范围内。本专利技术瓦斯气体自动掺混装置能够精确、灵敏的瓦斯气体掺混控制，使得高低浓度两种瓦斯气体混合后浓度稳定在8％～40％浓度范围内任意预值。应用实例：乡宁县吉宁瓦斯发电站使用本套系统，其中高浓度瓦斯气体浓度在35％，低浓度瓦斯气体浓度4％，经本套系统混合后，能够自动调整混合浓度维持在18％,混合前低浓度瓦斯压力8KPa，低浓度瓦斯调节节流控制阀后流量84M3/MIN，混合后流量为153M3/MIN；如采用人工方法调整，浓度波动范围在13～21％，波动范围较大，发动机运行不太稳定，采用提前预测自动调整，根据采集到的浓度、压力信号变化趋势按照一定算法对混合后的瓦斯浓度进行预测，提前调整，浓度波动范围基本能够维持在16.5～19％，能够保证发动机稳定运行。本专利技术CPU采集到浓度探测仪采集的混合后瓦斯浓度信号及压力传感器6检测到的低浓度瓦斯进气管道内的压力信号，进而控制压力平衡阀4及节流控制阀3的开启度。具体是：根据检测压力信号p、当前节流控制阀3开度值v0，通过经验数据表格(经验数据表格根据本领域常规的试验方法取得)查出当前低浓度瓦斯流量q，再根据单位时间连续检测混合后浓度信号c1,c2…，连续计算相邻时间点浓度变化趋势值作为当前节流控制阀3调整幅度系数k1，当变化趋势值接近或达到预设值后，根据当前低浓度瓦斯流量值和气体混合器2截面积m计算低浓度瓦斯达到混合后监测点时间差tk，利用该时间差tk作为节流控制阀3调整速度系数计算阀门开度值。具体计算过程：q＝f(p,v)；k1＝(c1-c2)/c1；tk＝q/m；V1＝(k1*v0/tk)*k+v0，其中k为现场设备调整系数,v0节流控制阀当前开度值，v1为节流控制阀调整开度值。k为现场设备调整系数根据具体的设备现场调试，例如当预设混合后的瓦斯浓度为18％，当浓度波动范围过大或过小时调整k的大小控制浓度在较小的范围内波动。本专利技术由于采用了上述的方法可以提前调整节流控制阀的开度值，快速反应使得经气体混合器后混合瓦斯气浓度稳定，波动最小，保证生产正常进行且方便后续利用系统使用。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瓦斯气体自动掺混装置,其特征在于，包括气体混合器、控制器，所述气体混合器上设有低浓度瓦斯进气口、高浓度瓦斯进气口及混合瓦斯气出气口，所述低浓度瓦斯进气口连接低浓度瓦斯进气管道，所述高浓度瓦斯进气口连接高浓度瓦斯进气管道，所述混合瓦斯气出气口连接混合瓦斯管道；所述低浓度瓦斯气体管道上设有压力传感器和压力平衡阀及节流控制阀，所述压力传感器、压力平衡阀及节流控制阀均与所述控制器通过数据线连接；所述混合瓦斯管道上设有浓度探测仪，所述浓度探测仪通过数据线与控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯气体自动掺混方法，其特征在于，采用瓦斯气体自动掺混装置进行掺混，该瓦斯气体自动掺混装置包括气体混合器、控制器，所述气体混合器上设有低浓度瓦斯进气口、高浓度瓦斯进气口及混合瓦斯气出气口，所述低浓度瓦斯进气口连接低浓度瓦斯进气管道，所述高浓度瓦斯进气口连接高浓度瓦斯进气管道，所述混合瓦斯气出气口连接混合瓦斯管道；所述低浓度瓦斯气体管道上设有压力传感器和压力平衡阀及节流控制阀，所述压力传感器、压力平衡阀及节流控制阀均与所述控制器通过数据线连接；所述混合瓦斯管道上设有浓度探测仪，所述浓度探测仪通过数据线与控制器连接；具体包括以下步骤：步骤(1)根据压力传感器检测的当前压力值p及当前节流控制阀的开度值v0，利用公式(1)获得低浓度瓦斯气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄小伟，
申请(专利权)人：北京扬德环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11