[实用新型]可调压力的矿用高低压水能交换系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种矿井冷、热水交换系统，特别涉及一种采用高压冷水将低压的热水推送至地面的矿井冷、热水交换系统。

背景技术

随着矿井开采深度加大，导致矿井地面集中制冷机组的冷水输送到井下时，水的静压就已经远远超过了末端空冷器的承压范围，这种高低压交换装置可以使高压冷水压力降低到能够满足空冷器使用要求，并且冷损失极小。这种装置利用U型管原理，进水管道、回水管道构成一个U型管，实现高压冷水将低压的热水推送地面上，从而实现能量交换，就不需要用泵直接将热水输送到地面，降低运行费用。但是对整个降温系统而言，如何克服机组的制冷负荷和末端负荷无法相匹配的问题；如何提高三通水分配器的流通效率以及如何改善管道中由于压力波动出现的管道水击和涌浪现象；再者，冷热水循环的过程中由于水质中含有一些杂质，使得水质达不到要求，从而恶化了各种阀门的工作环境，缩短了阀门的使用寿命；使得管道系统发生一定程度的漏水或者循环水的损失现象，如果回水管道中的压力在冷热水循环的过程中会发生变化，无法确保整个系统中输入的冷水和输出的热水流量的相等，这样无法保证系统的连续稳定的运行。

因此需要一种能够监控降温系统运行状况，使制冷机组输出和末端负荷相匹配；能够提供流通效率的三通水分配器；改善管道水击和涌浪；提高回水质量、延长阀门的使用寿命；同时要保证系统连续稳定运行的大落差的矿井水压力交换装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供能够对井下降温系统集中监控、提高回水质量、延长阀门的使用寿命、同时要保证系统连续稳定运行的大落差的矿井水压力交换装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型提供的可调压力的矿用高低压水能交换系统，包括地面制冷站、三腔室水能交换装置、电动调节阀、末端空冷器水流量调节装置、空冷器、回水超压泄放单元、循环水处理单元、变频补水单元、水处理单元，所述地面制冷站通过三腔室水能交换装置与末端空冷器水流量调节装置连接，所述末端空冷器水流量调节装置经过空冷器后的水依次经过回水超压泄放单元、循环水处理单元和变频补水单元后，通过三腔室水能交换装置循环流入到水处理单元输入到地面制冷站；

还包括液压站、电动调节阀和井下集控制中心系统，所述液压站与三腔室水能交换装置连接，所述电动调节阀与末端空冷器水流量调节装置连接，所述井下集控制中心系统分别与地面制冷站、液压站、三腔室水能交换装置、末端空冷器水流量调节装置、变频补水单元连接；所述井下集控制中心系统用于监控三腔室水能交换系统中的工作状态及工作面环境状况，与地面制冷站控制中心进行实时的数据交换，根据井下制冷负荷来控制地面制冷站的工况，根据各个工作面总的制冷量负荷对末端空冷器水流量调节装置的冷冻水进水管道的电动调节阀开度进行控制，所述井下集控制中心系统用于根据变频补水单元的状态来控制流入到三腔室水能交换装置的流水量。

进一步，所述井下集控制中心系统包括监控与报警系统、水泵变频控制系统、PLC控制单元、末端流量调节单元和信号采集单元；

所述监控与报警系统，用于分析判断系统状态信号及控制相应的系统状态，同时对超过预设值进行报警；

所述水泵变频控制系统，用于调节变频器的工作频率，所述变频器的工作频率与回水流量与进水流量的流量差相匹配；

所述PLC控制单元，用于控制液压站的电磁阀的开启和关闭；

所述末端流量调节单元，用于对末端空冷器的水流量调节；

所述数据采集控制单元，用于采集控制系统的状态参数。

进一步，所述井下集控制中心系统还包括高压管道流量传感器、低压管道流量传感器、腔体压力传感器、液压控制阀门和腔体压力平衡阀门；所述高压管道流量传感器设置于高压循环管道的冷水侧用于采集高压循环管道中液体的流量信号，所述低压管道流量传感器设置于低压循环管道的热水侧用于采集低压循环管道中液体的流量信号，所述腔体压力传感器设置于水能转换管的三通水分配器处用于采集水能转换管内的压力信号，所述流量信号和压力信号分别输入到工业控制计算机的数据采集模块的输入端，所述工业控制计算机的输出端与液压控制阀门连接并控制液压控制阀门的开关动作。

进一步，所述循环水处理单元包括预过滤器和自动过滤器，所述预过滤器设置于低压循环管道出水端用于过滤从低压循环管道进入水能转换管中液体；所述自动过滤器设置于预过滤器的出水端与回水泵之间。