一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统，属于矿山充填管道输送技术领域。该系统包括压力监测装置、压力调节装置以及自动控制系统。压力监测装置包括压力变送器和压力信号传输接口，压力调节装置包括高压电动耐磨调节球阀和远程控制信号传输装置，自动控制系统包括信号采集、传输、计算和反馈模块。压力监测装置安装在垂直管段弯管后，压力调节装置安装在压力监测装置后，压力监测装置和压力调节装置与自动控制系统连接，自动控制系统根据压力值计算满管率，及时调节阀门开度，调节管道压力，使垂直管道中的料浆达到满管状态。该系统实现了深井垂直管道满管输送，减小垂直管道磨损，增加管道使用寿命，降低管道运营成本。营成本。营成本。

【技术实现步骤摘要】
一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统


[0001]本专利技术涉及矿山充填管道输送
，尤其涉及一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统。

技术介绍

[0002]充填技术可以充分利用尾矿来治理矿山开采带来的采空区和尾矿库危害，是一种绿色低碳开采技术。随着浅部资源的枯竭，采矿逐渐向深部发展，深井的充填往往具有较长的充填垂直管段，输送至垂直管入口处的料浆，在克服流动阻力后，仍然具有剩余的位能。在此条件下，垂直管上部的料浆在向下流动过程中会自动加速以消耗剩余的能量。加速下降的料浆与垂直管底部的低速料浆发生碰撞，引起管内温度和压强的瞬时变化，导致产生空化气蚀等现象，加剧管壁磨损，严重威胁系统的安全与稳定。目前的研究表明，非满管输送是造成管道破坏的主要原因。更高长的垂直管段导致料浆具有更高的位能，其冲击力更加巨大，对管道的磨损更为剧烈。
[0003]某铜矿具有长达680m的垂直管段，其充填管路垂直管段因剧烈的管道磨损导致管道损坏，造成巨大损失。因此，研究一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统对充填管道输送具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术为实现深井充填满管输送，提供了一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统。
[0005]为解决上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统，包括压力监测装置、压力调节装置以及自动控制系统。
[0007]所述压力监测装置安装在垂直管段弯管后的水平管段，压力调节装置安装在压力监测装置后，压力监测装置和压力调节装置与自动控制系统连接；
[0008]所述压力监测装置包括压力变送器和压力信号传输接口，压力变送器对管内压力值进行监测，通过压力信号传输接口将压力值传输至自动控制系统；
[0009]所述压力调节装置包括高压电动耐磨调节球阀和远程控制信号传输装置，远程控制信号传输装置接收到自动控制系统的命令，压力调节装置根据命令对高压电动耐磨调节球阀开度进行调节，直至满足满管输送；
[0010]所述自动控制系统包括PLC控制柜、计算机和地面控制中心，包括信号采集、传输、计算和反馈模块，压力监测装置通过压力信号传输接口将压力值传输至自动控制系统信号采集模块，传输至中心计算机，中心计算机对数据进行计算和判定，并通过反馈模块将命令信号传输至远程控制信号传输装置；
[0011]所述压力变送器通过压力信号传输接口连接自动控制系统的PLC控制柜，PLC控制柜通过线缆连接地面控制中心的计算机；地面充填站信号通过地面控制中心下发至PLC控
制柜，PLC控制柜控制高压电动耐磨调节球阀；
[0012]所述水平管段通至采空区；
[0013]所述压力监测装置通过法兰安装在垂直管段弯管后的水平管段，压力监测装置的压力显示器位于水平管段上部且垂直于水平管段；
[0014]所述压力信号传输接口为三线式接口，包括电源线、信号线和接地线；
[0015]所述压力监测装置将管段压力信号传输至计算机后，计算机将压力信号解译并对满管输送压力进行判定，构成自动控制系统计算模块；
[0016]所述高压电动耐磨调节球阀公称压力为25Mpa，高压电动耐磨调节球阀垂直于水平管道安装。
[0017]该系统应用方法具体如下：
[0018]S1、按上述连接关系，完成系统内压力监测装置、压力调节装置以及自动控制系统连接；
[0019]S2、在自动控制系统的计算机内输入垂直管段高度、管内料浆密度参数，计算得到管道内垂直管段满管输送所需压力值；
[0020]S3、在充填料浆进入管道前，高压电动耐磨调节球阀保持关闭状态；
[0021]S4、当充填料浆进入管道并到达检测处时，压力变送器对管内压力进行监测；
[0022]S5、压力变送器检测到的压力值通过压力信号传输接口实时反馈至PLC控制柜；
[0023]S6、PLC控制柜通过线缆将压力信号传输至计算机；
[0024]S7、计算机进行满管率计算；
[0025]S8、根据步骤S7中计算结果，若满管率不足百分之百，则高压电动耐磨调节球阀保持关闭；当满管率到达百分之百时，打开高压电动耐磨调节球阀，使料浆继续输送；
[0026]S9、在步骤S8输送过程中，若管内满管率达不到百分之百，计算机则发送信号，通过控制高压电动耐磨调节球阀的阀门开度对管内压力进行调节，使料浆在垂直管段内保持满管输送。
[0027]所述步骤S2中管道内垂直管段满管输送所需压力计算方法如下：
[0028]P
l
＝ρgh
[0029]其中，P
l
为理论满管压力，Pa；ρ为充填料浆密度，kg/m3；h为垂直管段高度，m。
[0030]所述步骤S7中满管率计算过程如下：
[0031]n＝P
s
[0032]P
l
[0033]其中，n为满管率，％；P
s
为实测管内压力，Pa；P
l
为理论满管压力，Pa。
[0034]上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0035]上述方案，首先利用计算机计算得到满管压力值，通过压力计对管道内压力进行监测，将数据传入计算机中进行判别，若压力无法满足满管输送则通过计算机控制电动调压阀对管内压力进行调节使其达到满管输送。为矿山实现满管输送减小运行成本提供一种技术，进而推动矿山充填技术的进步。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统结构示意图。
[0038]其中附图标记说明如下：
[0039]1‑
压力变送器，2
‑
压力信号传输接口，3
‑
法兰，4
‑
高压电动耐磨调节球阀，5
‑
球阀阀芯，6
‑
PLC控制柜，7
‑
线缆，8
‑
充填站，9
‑
计算机，10
‑
地面控制中心，11
‑
采空区。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种专用于深井充填的调压满管自动控制系统，其特征在于，包括压力监测装置、压力调节装置以及自动控制系统，所述压力监测装置安装在垂直管段弯管后的水平管段，压力调节装置安装在压力监测装置后，压力监测装置和压力调节装置与自动控制系统连接；所述压力监测装置包括压力变送器和压力信号传输接口；所述压力调节装置包括高压电动耐磨调节球阀和远程控制信号传输装置；所述自动控制系统包括PLC控制柜、计算机和地面控制中心；所述压力变送器通过压力信号传输接口连接自动控制系统的PLC控制柜，PLC控制柜通过线缆连接地面控制中心的计算机；地面充填站信号通过地面控制中心下发至PLC控制柜，PLC控制柜控制高压电动耐磨调节球阀；所述水平管段通至采空区。2.根据权利要求1所述的专用于深井充填的调压满管自动控制系统，其特征在于，所述压力监测装置通过法兰安装在垂直管段弯管后的水平管段，压力监测装置的压力显示器位于水平管段上部且垂直于水平管段。3.根据权利要求1所述的专用于深井充填的调压满管自动控制系统，其特征在于，所述压力信号传输接口为三线式接口，包括电源线、信号线和接地线。4.根据权利要求1所述的专用于深井充填的调压满管自动控制系统，其特征在于，所述压力监测装置将管段压力信号传输至计算机后，计算机将压力信号解译并对满管输送压力进行判定，构成自动控制系统计算模块。5.根据权利要求1所述的专用于深井充填的调压满管自动控制系统，其特征在于，所述高压电动耐磨调节球阀公称压力为25Mpa，高压电动耐磨调节球阀垂直于水平管道安装。6.根据权利要求1所述的专用于深井充填的调压满管自动控制系统，其特征在于，该系统应用方法具...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴爱祥，王少勇，常英杰，王建栋，肖柏林，王贻明，阮竹恩，武鹏杰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：