一种恒压吸附动态控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及煤层瓦斯治理技术领域，具体为一种恒压吸附动态控制系统及方法，该系统可以进行多种气体的煤体恒压吸附试验。包含充气装置、煤样密封仓、数据监测系统、反馈控制系统及中央处理系统；其中，充气装置包括高压气源、减压阀及缓冲罐，可以为恒压吸附实验提供稳定高压气源；煤样密封仓内部可以装载各类煤体并在高压情况下具有高密封性；数据监测系统主要包含压力传感器及流量传感器并连接至中央处理系统，能够采集实验过程中的气体压力及流量等监测数据；反馈控制系统包含电磁阀及真空泵等装置并连接至中央处理系统；中央处理系统通过数据监测系统反馈的信号对控制系统的电磁阀进行启闭，从而实现煤样密封仓内的压力恒定。从而实现煤样密封仓内的压力恒定。从而实现煤样密封仓内的压力恒定。

【技术实现步骤摘要】
一种恒压吸附动态控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及煤层瓦斯治理
，具体为一种恒压吸附动态控制系统及方法。

技术介绍

[0002]煤矿瓦斯灾害是常见的矿井灾害之一，而随着浅部煤层被开采完毕，煤矿逐渐进入了深部煤层开采，煤层内瓦斯含量及压力也逐渐升高，严重制约了矿井的生产能力。因此，通过实验确定煤体对瓦斯的吸附能力，提高瓦斯抽采效率，对提高矿井的安全生产能力有着重要意义。
[0003]目前，大多数测试煤体吸附能力的装置仅考虑恒温下煤体的吸附力测试，并且在实验过程中采用的也多为人工充气及放气进行测试，但由于气体压力较高，充\放气过程中难以控制精度导致实验失败。在实际现场条件下，煤体压力基本维持恒定，对恒压下的煤体吸附性测试更加符合现场的复杂条件。因此为了满足实验要求，提高煤体吸附性测试精度，并减少人工操作出现的误差，亟需建立一套恒压吸附动态控制系统，该装置具有自动化程度高、控制精度高、实验成功率高等特点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在人工充\放气准确性低的问题，本专利技术提供一种恒压吸附动态控制系统及方法，用以测试煤层在各种瓦斯压力下的吸附能力，特别适用目前的煤体瓦斯恒压吸附能力测试，该系统仅需人工加样，之后设置好所需的参数，就可以实现恒压控制，满足恒压吸附测试要求。该恒压吸附动态控制系统主要解决的技术问题是实现了煤体恒压吸附的全自动控制及测试。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种恒压吸附动态控制系统，包括充气装置、煤样密封仓、数据监测系统、反馈控制系统和中央处理系统；
[0007]所述充气装置包括高压气源和缓冲罐；所述煤样密封仓包括密封仓体；密封仓体上分别设有进气面板和出气面板；所述高压气源的出气口连接缓冲罐的进气口，缓冲罐的出气口连接密封仓体的进气面板的进气口；
[0008]所述数据监测系统包括若干压力传感器和流量传感器；若干压力传感器分别设置在缓冲罐内以及密封仓体的进气面板和出气面板上；若干流量传感器分别设置在密封仓体的进气面板和出气面板上；
[0009]所述反馈控制系统包括若干电磁阀，若干电磁阀分别设置在高压气源与缓冲罐之间，缓冲罐与密封仓体的进气面板之间以及密封仓体的出气面板的出气口处；
[0010]所述中央处理系统的控制端分别连接若干压力传感器、流量传感器和电磁阀。
[0011]优选的，高压气源和缓冲罐之间设有气源减压阀；所述电磁阀位于气源减压阀与缓冲罐之间。
[0012]优选的，密封仓体上端设有密封仓盖，密封仓盖通过若干螺钉密封在密封仓体上
端。
[0013]优选的，进气面板和出气面板的侧板端面加工放射型槽，所述放射型槽结构呈同心圆结构。
[0014]优选的，进气面板和出气面板在密封仓体上相对面设置。
[0015]优选的，反馈控制系统还包括程控可调真空泵；程控可调真空泵设置在出气面板的一侧，且程控可调真空泵的控制端连接至中央处理系统。
[0016]进一步的，程控可调真空泵与出气面板之间设有流量传感器、压力传感器和电磁阀。
[0017]优选的，中央处理系统设有数据采集卡和中央处理器，中央处理系统分别与数据采集卡和中央处理器信号连接，数据采集卡包括压力采集模块和流量采集模块，用于对压力传感器和流量传感器数据进行采集，中央处理器包括阀门控制模块、真空泵控制模块和数据处理模块用于对若干电磁阀进行控制。
[0018]一种恒压吸附动态控制系统的控制方法，基于上述所述的恒压吸附动态控制系统，包括如下步骤：
[0019]在密封仓体内装入煤样后进行密封，将充气装置与煤样密封仓进行连接，并将数据监测系统、反馈控制系统和中央处理系统分别在充气装置和煤样密封仓上进行连接；
[0020]打开高压气源对缓冲罐进行充气，再将程控可调真空泵对密封仓体内进行抽真空处理；
[0021]设置吸附试验恒压值以及吸附调控阈值，通过若干压力传感器监控密封仓体内的压力，若低于所设置的吸附试验恒压值，则打开控制缓冲罐的电磁阀，对密封仓体进行充气，当气体达到所设定吸附调控阈值后，关闭电磁阀，使密封仓体开始吸附，当煤体吸附作用进行时，仓内压力逐渐降低，降低至设定阈值后，依据压力下降大小、仓内煤体重量、煤体密度、密封仓体积等数据，计算需要补充的气体流量大小，从而控制进气面板侧的电磁阀开启，通过密封仓体两侧的流量传感器监测的流量以及压力传感器监控密封仓体内部压力判断阀门的关闭，之后实验持续进行，重复上述操作，直到吸附平衡，
[0022]实验结束后，关闭控制进气面板侧的电磁阀，打开出气面板侧的电磁阀对外的开口，将密封仓体内的高压气体直接排向大气中。
[0023]优选的，压力传感器的监测精度为0.04％，流量传感器监测精度为0.2％F.S。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0025]本专利技术提供了一种恒压吸附动态控制系统，该系统可以进行多种气体的煤体恒压吸附试验。包含充气装置、煤样密封仓、数据监测系统、反馈控制系统及中央处理系统；其中，充气装置包括高压气源、减压阀及缓冲罐，可以为恒压吸附实验提供稳定高压气源；煤样密封仓内部可以装载各类煤体并在高压情况下具有高密封性；数据监测系统主要包含压力传感器及流量传感器并连接至中央处理系统，能够采集实验过程中的气体压力及流量等监测数据；反馈控制系统包含电磁阀及真空泵等装置并连接至中央处理系统；中央处理系统通过数据监测系统反馈的信号对控制系统的电磁阀进行启闭，从而实现煤样密封仓内的压力恒定。
[0026]进一步的，高压气源和缓冲罐之间设有气源减压阀；主要是对高压气体进行简单降压，电磁阀位于气源减压阀与缓冲罐之间，通过电磁阀开闭控制气体进入缓冲罐，并通过
开闭电磁阀对缓冲罐进行泄压。
[0027]进一步的，密封仓体上端设有密封仓盖，密封仓盖通过若干螺钉密封在密封仓体上端，提高了密封仓体内对煤样的密封性。
[0028]进一步的，进气面板和出气面板的侧板端面加工放射型槽，所述放射型槽结构呈同心圆结构，实现气体由点扩散转为面扩散的过程，便于充气及放气，且其耐压标准为20Mpa。
[0029]进一步的，进气面板和出气面板在密封仓体上相对面设置，便于密封仓体内气体的流通。
[0030]进一步的，反馈控制系统还包括程控可调真空泵；所述程控可调真空泵设置在出气面板的一侧，且程控可调真空泵的控制端连接至中央处理系统，便于密封仓体进行抽真空处理。
[0031]进一步的，程控可调真空泵与出气面板之间设有流量传感器、压力传感器和电磁阀，便于对密封仓体在抽真空后的压力和流量进行监测和控制，提高了数据的精确度。
[0032]进一步的，中央处理系统设有数据采集卡和中央处理器，其中数据采集模块连接流量传感器和压力传感器，并将采集到的电信号转换为数字信号，并提供给中央处理器。中央处理器通过数据处理模块的内置算法实时判断密封仓体内部的压力状态并通过阀门控制模块对各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒压吸附动态控制系统，其特征在于，包括充气装置、煤样密封仓、数据监测系统、反馈控制系统和中央处理系统；所述充气装置包括高压气源(1
‑
1)和缓冲罐(1
‑
3)；所述煤样密封仓包括密封仓体(2
‑
1)；密封仓体(2
‑
1)上分别设有进气面板(2
‑
3)和出气面板(2
‑
4)；所述高压气源(1
‑
1)的出气口连接缓冲罐(1
‑
3)的进气口，缓冲罐(1
‑
3)的出气口连接密封仓体(2
‑
1)的进气面板(2
‑
3)的进气口；所述数据监测系统包括若干压力传感器和流量传感器；若干压力传感器分别设置在缓冲罐(1
‑
3)内以及密封仓体(2
‑
1)的进气面板(2
‑
3)和出气面板(2
‑
4)上；若干流量传感器分别设置在密封仓体(2
‑
1)的进气面板(2
‑
3)和出气面板(2
‑
4)上；所述反馈控制系统包括若干电磁阀，若干电磁阀分别设置在高压气源(1
‑
1)与缓冲罐(1
‑
3)之间，缓冲罐(1
‑
3)与密封仓体(2
‑
1)的进气面板(2
‑
3)之间以及密封仓体(2
‑
1)的出气面板(2
‑
4)的出气口处；所述中央处理系统的控制端分别连接若干压力传感器、流量传感器和电磁阀。2.根据权利要求1所述的一种恒压吸附动态控制系统，其特征在于，所述高压气源(1
‑
1)和缓冲罐(1
‑
3)之间设有气源减压阀(1
‑
2)；所述电磁阀位于气源减压阀(1
‑
2)与缓冲罐(1
‑
3)之间。3.根据权利要求1所述的一种恒压吸附动态控制系统，其特征在于，所述密封仓体(2
‑
1)上端设有密封仓盖(2
‑
2)，密封仓盖(2
‑
2)通过若干螺钉密封在密封仓体(2
‑
1)上端。4.根据权利要求1所述的一种恒压吸附动态控制系统，其特征在于，所述进气面板(2
‑
3)和出气面板(2
‑
4)的侧板端面加工放射型槽，所述放射型槽结构呈同心圆结构。5.根据权利要求1所述的一种恒压吸附动态控制系统，其特征在于，所述进气面板(2
‑
3)和出气面板(2
‑
4)在密封仓体(2
‑
1)上相对面设置。6.根据权利要求1所述的一种恒压吸附动态控制系统，其特征在于，所述反馈控制系统还包括程控可调...

【专利技术属性】
技术研发人员：成小雨，宋伟，程成，龚选平，陈龙，李超，叶正亮，雷慧，赵刚，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：