煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统及其“预测+增量PID”负压控制方法技术方案

本发明专利技术公开了煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统及其“预测+增量PID”负压控制方法。本控制方法首先由多参数传感器检测各主、分抽采管路流量、压力和瓦斯浓度，将参数数据传入电信号变送器后输入计算机控制器，计算机通过“预测+增量PID”负压控制算法，根据主、分抽采管路压力和瓦斯浓度的控制要求分级调节瓦斯流量调节阀开度和水环真空泵的变频速度，实现瓦斯抽采系统管路负压的快速稳定自动控制。该发明专利技术不仅解决了大惯性滞后煤矿瓦斯抽采管路负压和流量自动快速稳定控制的关键技术难题，而且显著提高了瓦斯抽采效率和瓦斯抽采浓度，还具有显著的节能效果。

【技术实现步骤摘要】
煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统及其“预测+增量PID”负压控制方法
本专利技术属于瓦斯抽采自动化检控技术与水环式真空泵抽采装备领域，特别涉及煤矿瓦斯抽采系统。
技术介绍
由于气体的压缩特性和抽采管路长、沿程阻力大等情况的存在，导致煤矿瓦斯抽采管路负压和流量控制具有大滞后性的特点，抽采管路负压自动调控是行业的一大难题，一直没有实现负压调控的自动化，煤层瓦斯抽采管路的负压调控一直采用人工调节流量调节阀的方式，不仅自动化无法实现，而且造成了瓦斯抽采效率低、能耗大、瓦斯抽采浓度低等严重问题。随着煤层开采的深度不断加深、煤层瓦斯含量增加、瓦斯抽采系统管路的长度不断加长以及复杂管路造成的负压损失等问题的产生，瓦斯抽采系统管路负压大惯性滞后的现象更加严重。就瓦斯抽采控制系统而言，大惯性滞后常常是导致控制系统不稳定的主要因素，大惯性滞后时间愈大，负压控制的难度愈大。对于瓦斯抽采控制系统的控制重点在于如何选择一个适当的当前控制，使得该系统未来的输出恰好是控制指标所期望的形式，要实现这样的控制，关键在于对系统输出的预测。为此，专利技术人专利技术了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统及其“预测+增量PID”负压控制方法，其特征在于：煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统其结构由水环真空泵、水环真空泵电动机、瓦斯抽采管路、浓度传感器、压力传感器、瓦斯流量调节阀、电信号变送器、计算机控制器、流量控制器、变频调速控制器组成；煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统的负压采用“预测+增量PID”控制，负压控制的计算公式如下：/n

【技术特征摘要】
1.煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统及其“预测+增量PID”负压控制方法，其特征在于：煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统其结构由水环真空泵、水环真空泵电动机、瓦斯抽采管路、浓度传感器、压力传感器、瓦斯流量调节阀、电信号变送器、计算机控制器、流量控制器、变频调速控制器组成；煤矿瓦斯抽采系统管路负压控制系统的负压采用“预测+增量PID”控制，负压控制的计算公式如下：



w(k)＝ym(k+1)/y(k)；
e(k)＝y(k)-y(k-1)；
Δu(k)＝w(k)·{kp[e(k)-e(k-1)]+ki·e(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]}。
其中：
ym(k+1)为第k+1时刻抽采管路压力的预测值；
α为时间常数，0＜α＜1；
Δymj(k)表示第j个变量增量输入对抽采管路压力增量的响应；
kmj表示抽采管路模型增益；
Δuj(k)表示在k时刻第j个变量增加的控制量；
y(k)为k时刻抽采管路压力实测值；w(k)为k时刻预测校正因子；
e(k)为k时刻抽采管路压力的增加值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维茂，赵玉刚，孟凡瑞，赵国勇，康建宏，李岩，崔京尧，荆延波，齐晓明，令狐建设，孟建兵，邓曰明，仪春梅，
申请(专利权)人：淄博水环真空泵厂有限公司，山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37