一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制方法技术

本发明专利技术提供一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制方法，采用以下步骤：1)水环真空泵工作液入口温度测量，2)水环真空泵工作液入口温度变化量计算，3)冷却塔变频电机转速计算，4)冷却塔变频电机转速控制，其特征在于：用温度传感器检测出水环真空泵工作液入口水温并计算温度变化量，根据温度变化量以及设定的水环真空泵最高工作液入口温度，采用非线性比例控制方法计算冷却塔变频电机转速，并用PLC控制调节冷却塔变频电机转速。本发明专利技术优点是：检测计算出水环真空泵工作液入口温度变化量后，能快速、准确的计算并控制冷却塔变频电机转速；在环境温度变化时，能保证水环真空泵的工作液入口温度以提高运行效率并节能。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制方法
本专利技术涉及一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵控制方法，特别是涉及一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制方法。
技术介绍
水环真空泵在瓦斯抽放中，常使用水作为工作液。水环真空泵通过叶轮叶片与工作液之间的碰撞摩擦，继而形成泵体内部泵腔容积的变化，最终将气体吸入和排出，在这个过程中，最重要的是叶轮叶片与工作液之间的碰撞摩擦效果。但是，随着真空泵的长期使用，水环的温度随着叶轮叶片与工作液之间的碰撞摩擦而升高，导致真空泵内部工作液的饱和蒸气压降低，并且会造成真空泵自身的真空度下降，降低运行效率。煤矿瓦斯抽放中水环真空泵系统一般设置低位水池、高位水池和冷却塔。水环真空泵工作过程中，工作液温度升高，一部分工作液和气水分离器分离出来的水排到低位水池中，在这里进行自然冷却，同时用水泵抽到高位水池中，用冷却塔进行冷却后，再输入水环真空泵补充到工作液中，这样形成一个循环。在夏季运行时因为环境温度高，如果冷却塔电机固定为一个速度，使得循环工作液温度较高，就会降低水环真空泵的运行效率。而冬季环境温度较低时，如果冷却塔电机固定为一个速度，就会造成冷却塔电能浪费。因此在煤矿瓦斯抽放中，在环境温度变化时如何保证水环真空泵工作液入口温度在合理范围内，对于保证水环真空泵的真空度、运行效率以及节能具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制方法，其技术方案为：采用以下步骤：1)水环真空泵工作液入口温度测量，2)水环真空泵工作液入口温度变化量计算，3)冷却塔变频电机转速计算，4)冷却塔变频电机转速控制，其特征在于：步骤1)中，抽放瓦斯时水环真空泵(8)腔内工作液温度升高很快，低位水池(3)中水经水泵(2)抽到高位水池(7)，再经冷却塔(10)冷却后，输入到水环真空泵(8)作为循环工作液使用，在PLC控制(16)的第k个采样周期，用温度传感器(9)检测出水环真空泵(8)工作液入口水温，设为T(k)；步骤2)中，设第(k-1)个采样周期中用温度传感器检测出水环真空泵(8)工作液入口水温为T(k-1)，则在第k个采样周期中工作液入口温度变化量为e(k)＝T(k)-T(k-1)；步骤3)中，令设定的水环真空泵最高工作液入口温度为Tmax，当水环真空泵(8)工作液入口实际温度T(k)大于等于Tmax时，令冷却塔变频电机(11)转速n(k)等于变频电机额定转速nN，并由PLC(16)发出工作液入口温度超限报警信息；当水环真空泵工作液入口实际温度T(k)小于Tmax时，如果工作液入口温度变化量e(k)≥0，令第k个采样周期中冷却塔变频电机(11)转速为如果工作液入口温度变化e(k)＜0，令第k个采样周期中冷却塔变频电机转速为其中n(k-1)为第(k-1)个采样周期中冷却塔变频电机转速，ap、bp、cp为正实常数，ap在18～23之间取值，bp在6.5～8.5之间取值，cp在0.7～0.9之间取值，sech(x)为双曲正割函数；步骤4)中，将冷却塔变频电机(11)转速调至n(k)。本专利技术与现有技术相比，其优点是：检测计算出水环真空泵工作液入口温度变化量后能快速、准确的计算并控制冷却塔变频电机转速；在环境温度变化时，能保证水环真空泵工作液入口温度在设定范围内，从而保证水环真空泵的真空度、运行效率，并有节能效果。附图说明图1是本专利技术的煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液系统结构示意图。图2是本专利技术的煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制流程图。图3是本专利技术的煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制结构。其中：1、数据总线2、水泵3、低位水池4、手动补水管路5、气水分离器6、储气罐7、高位水池8、水环真空泵9、温度传感器10冷却塔11、变频电机12、变频器13、防爆器14、防回火器15、井下管道16、集中控制PLC。具体实施方式图1～3是本专利技术的一个实施例，下面结合图1～3对本专利技术做进一步详细描述。煤矿瓦斯抽放系统中，水环真空泵连接抽采主管路，并将抽出的瓦斯气体经气水分离器分离后保存到储气罐。水环真空泵工作过程中腔内工作液温度升高。低位水池中的水经自然冷却并经水泵抽到高位水池，利用冷却塔冷却后补充到水环真空泵工作液中去。其中，冷却塔用变频电机带动工作。由集中控制PLC、变频电机、冷却塔、水环真空泵、工作液、温度传感器、低位水池、高位水池组成一个煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节闭环控制系统。其中，变频电机转速调节时采用了非线性比例控制方法。步骤1)：抽放瓦斯时水环真空泵(8)腔内工作液温度升高很快，低位水池(3)中水经水泵(2)抽到高位水池(7)，再经冷却塔(10)冷却后，输入到水环真空泵(8)作为循环工作液使用，在PLC控制(16)的第k个采样周期，用温度传感器(9)检测出水环真空泵(8)工作液入口水温，设为T(k)。步骤2)：设第(k-1)个采样周期中用温度传感器检测出水环真空泵(8)工作液入口水温为T(k-1)，则在第k个采样周期中工作液入口温度变化量为e(k)＝T(k)-T(k-1)。步骤3)：令设定的水环真空泵最高工作液入口温度为Tmax，当水环真空泵(8)工作液入口实际温度T(k)大于等于Tmax时，令冷却塔变频电机(11)转速n(k)等于变频电机额定转速nN，并由PLC(16)发出工作液入口温度超限报警信息。当水环真空泵工作液入口实际温度T(k)小于Tmax时，如果工作液入口温度变化量e(k)≥0，令第k个采样周期中冷却塔变频电机(11)转速为如果工作液入口温度变化e(k)＜0，令第k个采样周期中冷却塔变频电机转速为其中n(k-1)为第(k-1)个采样周期中冷却塔变频电机转速，ap、bp、cp为正实常数。ap在18～23之间取值，bp在6.5～8.5之间取值，cp在0.7～0.9之间取值。sech(x)为双曲正割函数，并且有步骤4)：用PLC控制将冷却塔变频电机(11)转速调至n(k)。本实施例中，设定的最大水环真空泵工作液入口温度Tmax为28℃。冷却塔变频电机额定转速nN为1500r/min。冷却塔变频电机转速计算时，ap为21，bp为7.5，cp为0.8。本专利技术检测计算出水环真空泵工作液入口温度变化量后，能快速、准确的计算并控制冷却塔变频电机转速；在环境温度变化时，能保证水环真空泵的工作液入口温度，从而提高水环真空泵运行效率并有节能效果。该专利技术可在水环真空泵工作液温度调节控制的瓦斯抽放煤矿以及热电企业应用和推广。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制方法，采用以下步骤：1)水环真空泵工作液入口温度测量，2)水环真空泵工作液入口温度变化量计算，3)冷却塔变频电机转速计算，4)冷却塔变频电机转速控制，其特征在于：步骤1)中，抽放瓦斯时水环真空泵(8)腔内工作液温度升高很快，低位水池(3)中水经水泵(2)抽到高位水池(7)，再经冷却塔(10)冷却后，输入到水环真空泵(8)作为循环工作液使用，在PLC控制(16)的第k个采样周期，用温度传感器(9)检测出水环真空泵(8)工作液入口水温，设为T(k)；步骤2)中，设第(k‑1)个采样周期中用温度传感器检测出水环真空泵(8)工作液入口水温为T(k‑1)，则在第k个采样周期中工作液入口温度变化量为e(k)＝T(k)‑T(k‑1)；步骤3)中，令设定的水环真空泵最高工作液入口温度为Tmax，当水环真空泵(8)工作液入口实际温度T(k)大于等于Tmax时，令冷却塔变频电机(11)转速n(k)等于变频电机额定转速nN，并由PLC(16)发出工作液入口温度超限报警信息；当水环真空泵工作液入口实际温度T(k)小于Tmax时，如果工作液入口温度变化量e(k)≥0，令第k个采样周期中冷却塔变频电机(11)转速为...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿瓦斯抽放用水环真空泵工作液温度调节控制方法，采用以下步骤：1)水环真空泵工作液入口温度测量，2)水环真空泵工作液入口温度变化量计算，3)冷却塔变频电机转速计算，4)冷却塔变频电机转速控制，其特征在于：步骤1)中，抽放瓦斯时水环真空泵(8)腔内工作液温度升高很快，低位水池(3)中水经水泵(2)抽到高位水池(7)，再经冷却塔(10)冷却后，输入到水环真空泵(8)作为循环工作液使用，在PLC控制(16)的第k个采样周期，用温度传感器(9)检测出水环真空泵(8)工作液入口水温，设为T(k)；步骤2)中，设第(k-1)个采样周期中用温度传感器检测出水环真空泵(8)工作液入口水温为T(k-1)，则在第k个采样周期中工作液入口温度变化量为e(k)＝T(k)-T(k-1)；步骤3)中，令...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉刚，赵国勇，孟建兵，孟凡瑞，孙海波，陈维茂，唐志共，李向东，蒲旭阳，张人会，荆延波，燕洪顺，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37