[发明专利]以管路流速控制排水系统效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以管路流速控制排水系统效率的方法。

背景技术

各个矿井井下最大涌水量大小决定各矿井排水系统的配置，各个矿区排水系统的配备均不相同，差异化控制成为必然，提高排水系统管网效率是节能减排的必然要求。按照满足矿井各水平地质涌水量大小配备排水系统的要求，对工作水泵的工作能力要求在20h内排出矿井24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％。工作和备用泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25％。对于排水管路要求必须有工作和备用管路。因此，矿井在设计之时，就依照该设计矿井可能出现的最大涌水量配备工作泵、备用泵和检修泵，并且也配备了相对应工作管路和备用管路。但是在实际使用过程中，排水系统大多数时间实际运行台数和管路趟数的使用率仅占矿井实际配备的15～30％，其闲置水泵和工作管路的闲置比例占矿井实际配备的70～85％。以某新建矿井为例，其泵房配置了13台水泵，但在日常工作中仅在后半夜开启一台水泵工作7个小时就可将矿井该水平一天的涌水量排出。矿井建设完成后，水泵的选型、电机的选型和管路的配备已经完全确定，其中电机是按满负荷选型的，所以电机效率在工作时已基本确定。在正常工作情况下，通过以最佳流速来调节管网效率的同时，可使得水泵效率、排水系统效率工作在最佳工况点，当流速在最佳流速时，管网效率和水泵效率会达到最优值。因此，充分利用矿井的排水系统现有资源配备，调节管网的配备，达到系统效率的最优，从而实现节能降耗，技术意义重大。

目前井下排水系统采用多级离心式卧泵做为主排水泵，排水系统的操作完全靠人工凭经验和责任心来完成。排水管路流速多偏离经济流速范围，运行的台数及闸阀的开度都缺乏有效技术手段来调节和控制，致使大部分水泵实际运行工况点偏离高效区。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何调节排水系统管路流速达到最佳流速，进而实现在用排水系统管网效率、水泵效率及总的排水系统效率达到最佳值。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种以管路流速控制排水系统效率的方法，该以管路流速控制排水系统效率的方法包括以下步骤：步骤一：采集排水系统中水泵开启时的实际流量、流速、功率、电压、电流、矿水密度、吸水口管径和排水口管径、吸水扬程、排水扬程、吸水高度、排水高度，并计算、找到排水系统效率最高时排水最佳流速下所需管路趟数；步骤二：将步骤一所采集和计算的数据作为基础数据制作为一个控制软件，输入到单片机内；步骤三：用步骤二的单片机集中控制各管路电动闸阀开闭和各水泵操作开关。

进一步，所述步骤一所采集排水系统参数包括单台水泵开启和多台水泵组合开启时的数据，并计算所述单台水泵开启和多台水泵组合开启时最佳流速下所需管路趟数。

再进一步，所述步骤二的单片机设置一个控制面板，该控制面板上设置水泵各工况点选择按钮。

本发明的有益效果在于：

1、本发明技术方案采用全方位数据采集方式采集单台水泵或多台水泵运行时实际数据，再根据上述实际基础数据，计算出单台水泵工作状态下或多台水泵组合工作状态下排水系统效率最高时的最佳流速及最佳流速时所需用的管路趟数，按照这种测算方式，科学地确定工作泵的开启台数和所走管路路径及趟数，避免了人为经验操作带来的误差——致使水泵工作时，没有在最佳流速下工作所带来的能耗较大的问题。

2、本发明技术方案可根据各矿区具体设备配备状况，设定一一对应的解决方案，具有很强的针对性，实际可操作性强；本发明设置各工况点操作选择按钮的方式，工人操作更为便捷，一次性的数据设定，多次重复使用，系统的稳定性高。

3、本发明技术方案为开环控制方案，不具有反馈功能，因此，系统构成简单，对于现有矿区水泵排水系统改造或新建矿井水泵排水系统建设投入成本都不大，系统运行的稳定性比起闭环控制系统更为优越。

4、本发明技术方案应用在在用排水系统及新安装排水系统中，能够保证水泵管路系统运行在最佳流速中，降低排水系统能耗，对于节能降耗的意义明显。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明以管路流速控制排水系统效率方法的水泵特性曲线示意图。

具体实施方式