[发明专利]模拟瓦斯抽采系统气体流动及参数调控的实验系统与方法

权利要求书

1.一种模拟瓦斯抽采系统气体流动及参数调控的实验系统，包括抽采泵(1)、抽采主管路(3)，抽采泵(1)与抽采主管路(3)的一端连接，其特征在于，电控阀门Ⅰ(4)和综合测量仪Ⅰ(5)依次安装在抽采主管路(3)上，在抽采主管路(3)另一端的左右两侧并排安装多支抽采支管(6)，并且在每个抽采支管(6)上依次安装手动阀门(7)和综合测量仪Ⅱ(8)，在抽采支管(6)的尾部连接三通(9)，三通(9)的一端与单向阀(10)相连，另一端与气源容器(11)相连，气源容器(11)和三通(9)连通的管路上安装电控阀门Ⅱ(12)；输气管路(13)的一端与气源容器(11)相连，另一端与电控阀门Ⅲ(14)的一端相连，电控阀门Ⅲ(14)的另一端与盛放瓦斯的气体罐(15)相连，变频器(2)与抽采泵(1)连接，用来控制抽采泵(1)的抽采转速，变频器(2)、综合测量仪Ⅰ(5)、综合测量仪Ⅱ(8)、电控阀门Ⅰ(4)、电控阀门Ⅱ(12)、电控阀门Ⅲ(14)均通过连接线与监控中心(16)相连；气体由瓦斯和空气两部分组成，其中瓦斯流量根据现场实际情况按照指数函数递减Q(t)＝Q₀*exp(-β*t)的规律进行供给，其中，Q为瓦斯流量、t为时间、Q₀为初始时刻的瓦斯流量、β为流量衰减系数；通过调节每一个单向阀(10)的开度来模拟抽采过程中不同钻孔的漏气程度；通过调节每一个电控阀门Ⅱ(12)的开度衰减系数来模拟不同渗透系数的煤层的抽采状况；通过调节每个手动阀门 (7)的开度，达到模拟调控管网支路阻力的效果。

2.根据权利要求1所述的一种模拟瓦斯抽采系统气体流动及参数调控的实验系统，其特征在于，抽采主管路(3)和输气管路(13)采用的是钢管。

3.根据权利要求1所述的一种模拟瓦斯抽采系统气体流动及参数调控的实验系统，其特征在于，抽采泵(1)与抽采主管路(3)之间通过螺纹或法兰连接，抽采主管路(3)与抽采支管(6)之间通过螺纹或法兰连接，三通(9)与单向阀(10)、气源容器(11)之间采用螺纹或法兰连接，气源容器(11)与输气管路(13)之间通过螺纹或法兰连接，电控阀门Ⅲ(14)与气体罐(15)之间采用螺纹或法兰连接，在上述螺纹或法兰连接处设有橡胶垫片。

4.一种基于权利要求1-3任一项模拟瓦斯抽采系统气体流动及参数调控的实验系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①连接好所述模拟瓦斯抽采系统气体流动级参数调控的实验系统，令电控阀门Ⅰ(4)、手动阀门(7)、电控阀门Ⅱ(12)处于全开的状态，电控阀门Ⅲ(14)处于关闭状态，接通综合测量仪Ⅰ(5)、综合测量仪Ⅱ(8)、抽采泵(1)的电源；

②打开电控阀门Ⅲ(14)，使气体罐(15)中的气体与设备联通，启动抽采泵(1)；

③控制电控阀门Ⅱ(12)的阀门开度，使流量满足指数函数递减规律；

④待综合测量仪Ⅰ(5)、综合测量仪Ⅱ(8)的示数稳定之后，监控中心(16)将监测瓦斯抽采过程中流过综合测量仪Ⅰ(5)和综合测量仪Ⅱ(8)气体的流量、压力、浓度变化数据，并将数据拟合成曲线上传至监控中心(16)进行存储记录；

⑤分多次调控所需研究对象，得到一系列关于此实验下的气体流量、压力、浓度随着时间变化的数据曲线，将每个曲线和相应的阀门开度对应存储记录；

⑥依据不同的研究需求，改变研究对象，重复上述操作，继续对瓦斯进行抽采，将监测的数据进行存储；

⑦关闭抽采泵(1)，然后令电控阀门Ⅰ(4)、电控阀门Ⅱ(12)、电控阀门Ⅲ(14)开度开到最大，关闭电控阀门Ⅰ(4)、电控阀门Ⅱ(12)、电控阀门Ⅲ(14)的电源；将所有手动阀门(7)开度调至最大；

⑧将综合测量仪Ⅰ(5)、综合测量仪Ⅱ(8)的流量、压力、浓度参数设置为零，关闭综合测量仪Ⅰ(5)、综合测量仪Ⅱ(8)；

⑨做完上述实验之后，将数据汇总，将以上采集到的瓦斯浓度、气体流量、气体压力的信息上传至监控中心(16)；

⑩监控中心(16)将按照采集到的信息与所设定的信息对比，搜索出最佳工作点，并在工作中自动调控至该最佳工作点。