[发明专利]基于网络的低浓度瓦斯管道输送过程监测保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于网络的分布式智能低浓度瓦斯管道输送过程监测保护系统，属于低浓度瓦斯管道输送安全技术应用领域。

背景技术

低浓度瓦斯（≤30%）是煤炭的伴生资源，给煤矿生产过程带来了非常严重的安全隐患，譬如瓦斯突出、瓦斯爆炸等，是制约国内外高瓦斯煤矿产量和生产安全性的关键因素。但作为一种清洁能源和煤层气的主要成分，低浓度瓦斯的抽采有助于煤矿额外获得经济利益，同时还可以保护煤矿所在区域环境，减少瓦斯通过回风排空等对整个生态环境的影响。为此，国家正积极推进煤层气矿权改革，提出“先抽后采，能抽尽抽，以用促抽”的思想，并将瓦斯抽采提升到了“生命工程和资源工程”的高度。这为未来我国煤矿瓦斯的抽采和充分利用提供了政策保证。

虽然国家在相关领域已经制定国家标准（AQ1071~1079），但在低浓度瓦斯管道输送安全监测和保护成套系统方面仍然缺乏相关标准。在产品层面上，当前国内瓦斯管道输送相关产品存在严重的同质化和品质参差不齐的问题，没有成套的安全监测和保护系统，无法满足未来瓦斯抽采过程对安全的需要。

发明内容

本发明旨在提供一种基于网络的低浓度瓦斯管道输送过程监测保护系统，基于网络和云智能技术，通过分布式的控制器和传感器，配合相应的阻爆、抑爆和泄爆装置，实现对低浓度瓦斯输送管道工作参数的实时监测、远端更新和自动报警，从根本上解决了低浓度瓦斯输送管道和抽采站的安全监测及保护的需要，最终可实现现场的无人值守。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于网络的低浓度瓦斯管道输送过程监测保护系统，在瓦斯输送管道上依次设有阻爆装置、抑爆装置、管道传感器组、水封泄爆装置、脱水装置，水封泄爆装置中设有压力式液位传感器、补水压力传感器、补水管路及电动补水阀门和排水管路及电动排水阀门，补水管路的水平位置高于排水管路，水封泄爆装置和脱水装置通过瓦斯输送管道垂直连接，连接管道的竖直段设有冲击压力传感器，水封泄爆装置的水平段端部设有截止阀门，脱水装置的上方管道中设有火焰传感器；

所述阻爆装置、抑爆装置、冲击压力传感器和火焰传感器连接阻爆控制器，组成了低浓度瓦斯管道输送系统的安全保护执行单元；

所述管道传感器组、补水压力传感器、电动补水阀门、电动排水阀门连接检测监测控制器，组成了低浓度瓦斯管道输送系统的日常检测和控制单元；

所述检测监测控制器、阻爆控制器和远程主机采用网络或总线（CAN2.0或Profibus）互连，实现数据共享和传输。

所述日常检测和控制单元负责相关输送参数的实时检测、监测和控制；所述安全保护执行单元控制终端附近瓦斯爆炸瞬间的阻爆和抑爆操作。

所述管道传感器组监测的数据包括：管道内输气流量、输气压力、气体温度、瓦斯浓度以及工作环境甲烷浓度。

所述水封泄爆装置由泄爆筒和水封筒组成，泄爆筒和水封筒通过瓦斯输送管道连接，水封泄爆装置的泄爆筒底部设有压力式液位传感器，水封筒的中部设有补水压力传感器和补水管路及电动补水阀门，水封筒的底部设有排水管路及电动排水阀门。

所述压力式液位传感器、补水压力传感器、电动补水阀门、电动排水阀门和检测监测控制器组成了自动补水系统。

所述火焰传感器、冲击压力传感器和阻爆控制器组成了瓦斯燃烧/爆炸紧急处理系统。

所述管道传感器组、检测监测控制器和远程主机组成了现场瓦斯监测超限处理系统。

本发明提供的一种基于网络的低浓度瓦斯管道输送过程监测保护系统，其应用方法包括以下步骤：

通电启动以后，设备即开始对管道传感器组的各检测对象（包括管道内输气流量、输气压力、气体温度、瓦斯浓度以及工作环境甲烷浓度）、压力式液位传感器、补水压力传感器、火焰传感器和冲击压力传感器进行实时监测，当出现水封泄爆装置水位异常、瓦斯爆炸和现场瓦斯超限的情况时即进入异常处理子程序；设备异常时，系统通过主动推送报警信息和短信平台实现主动示警和报警；设备正常工作时，远程主机会定时将整个设备的监测检测数据上传至云端；相关人员通过APP客户端在线实时关注设备运行情况以及故障信息。

所述异常处理子程序为水封泄爆装置的水位异常，处理方法为：