一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法，其中数据采集系统用于测量抽采泵进排气参数、进排液参数、泵内补水参数，并实时采集数据；数据处理分析系统用于计算抽采泵内节能工质液环水分蒸发损耗速率和泵内补水所需的目标流量与时间；黏度模糊调控系统用于液环黏度出现异常时，首先调节泵内补水流量至目标流量和时间，使黏度快速恢复正常范围，然后通过模糊调控对泵内补水流量进行精准微调，将抽采泵内节能工质液环黏度调至最佳黏度范围。本发明专利技术采用监测、分析、智能控制等手段从调节抽采泵液环水分进出平衡的角度保证了抽采泵内节能工质黏度恒定于最佳黏度范围，实现了抽采泵节能系统安全高效的运行并产生最佳节能效果。行并产生最佳节能效果。行并产生最佳节能效果。

【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及煤矿瓦斯抽采
，具体涉及一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]瓦斯抽采泵是煤矿瓦斯抽采系统的动力源，我国煤矿行业在运行瓦斯抽采泵近万台，年耗电量超200亿kWh，由于其高耗低效性造成了巨大的能源浪费。为此，该领域技术人员研发了瓦斯抽采泵节能工质，来代替传统的水介质对瓦斯泵做功，依托其特有的粘弹性、流变特性及良好的润滑性，大幅降低瓦斯抽采泵能耗，节能效果显著。
[0003]瓦斯抽采泵内节能工质液环黏度是影响抽采泵吸气负压、气量和能耗的关键因素，且存在最佳黏度使瓦斯抽采系统能效水平达到最高。但煤矿瓦斯抽采工况复杂多变，抽采泵排气侧液环水分蒸发损耗速率随之变化，这将会直接影响抽采泵内节能工质液环黏度。当抽采泵以水为工作介质时，液环水分蒸发占据吸气腔的容积，仅影响抽采泵吸气量，且水分蒸发速率越大吸气量越小，通过调节进液流量即可保证液环水量稳定；当以节能工质为工作介质时，液环水分蒸发不仅对抽采泵吸气量影响显著，其蒸发速率变化也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度控制系统，其特征在于，包括数据采集系统、数据处理分析系统、黏度模糊调控系统；所述数据采集系统包括瓦斯流量传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气湿度传感器、排气压力传感器、排气温度传感器、排气湿度传感器、进液黏度传感器、排液黏度传感器、补水流量传感器和存储器；所述瓦斯流量传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气湿度传感依次安装于瓦斯抽采泵的进气管路上，用于监测进气参数；所述排气压力传感器、排气温度传感器、排气湿度传感器依次安装于气液分离器的排气管路上，用于监测排气参数；所述补水流量传感器安装于瓦斯抽采泵的泵内补水管路上，用于监测补水流量；所述进液黏度传感器安装于瓦斯抽采泵的进液管路上，用于监测进液黏度；所述排液黏度传感器安装于气液分离器的排液管路上，用于监测排液黏度；所述存储器分别与各个传感器相连接，用于存储传感器采集数据和数据处理结果；所述数据处理分析系统包括节能工质液环水分蒸发损耗速率计算模块和泵内补水目标流量分析模块，所述液环水分蒸发损耗速率计算模块用于计算瓦斯抽采泵不同工况下节能工质液环水分蒸发速率，所述泵内补水目标流量分析模块用于计算液环黏度异常时恢复液环黏度需调节泵内补水的目标流量及时间；所述黏度模糊调控系统包括模糊控制器和电动调节阀门，电动调节阀门与补水流量传感器联锁，模糊控制器将节能工质液环黏度微调至最佳黏度。2.一种权利要求1所述的瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A.控制系统与瓦斯抽采泵同时启动，输入瓦斯抽采泵内节能工质液环的最佳黏度η、最佳黏度范围η
×
(1
±
2％)和允许波动范围η
×
(1
±
10％)；B.采集瓦斯抽采泵的进排气参数、进排液参数、泵内补水参数，并记录储存；C.根据进排气参数计算瓦斯抽采泵节能工质液环水分蒸发损耗速率Q
损
，并记录储存；D.根据排液黏度判断液环黏度是否在设定允许波动区间内，如果在设定区间内则返回步骤B，如果不在设定区间内则进行下一步；E.判断进液黏度是否在设定允许波动区间内，如果在设定区间内则进行下一步，如果不在设定区间内则进行瓦斯抽采泵进液黏度调节，调节完成后返回步骤B；F.根据液环实际黏度η
液环实
、液环最佳黏度η、水分蒸发损耗速率Q
损
计算分析泵内补水所需的目标流量Q
泵目标
及时间t，并记录；G.调节泵内补水流量至目标流量Q
泵目标
，持续目标时间t，使黏度快速恢复正常范围；H.黏度模糊调控系统通过智能模糊调控泵内补水流量，将节能工质液环黏度微调至最佳黏度范围，调节完成后返回步骤B。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，步骤C中所述节能工质液环水分蒸发损耗速率Q
损
的计算方法包括以下步骤：a.计算进排气工况下水蒸气饱和蒸汽压Ps
进
、Ps
排
：kPa；T为气体温度，K；b.计算进排气气体湿度H
进
、H
排
：kg/kg；P为气体
压力，kPa；Pw为气体水蒸气分压力，kPa；为相对湿度，％RH；c.计算进气干空气密度ρ
进气
：kg/m3；P
进
为进气气体压力，kPa；T
进
为进气气体温度，K；d.计算节能工质液环水分蒸发损耗速率Q
损
：kg/min；Q
m进气
为进气干空气质量流量，kg/min；H
排气
为排气湿度，kg/kg；H
进气
为进气湿度，kg/kg；Q
v进气
为进气体积流量，m3/min；ρ
进气
为进气干空气密度，kg/m3；为进气相对湿度，％RH；Ps

【专利技术属性】
技术研发人员：张一帆，李金石，周福宝，陈维茂，李宁，孟凡瑞，李全力，姜淙献，张晨，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
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