[发明专利]一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法，其中数据采集系统用于测量抽采泵进排气参数、进排液参数、泵内补水参数，并实时采集数据；数据处理分析系统用于计算抽采泵内节能工质液环水分蒸发损耗速率和泵内补水所需的目标流量与时间；黏度模糊调控系统用于液环黏度出现异常时，首先调节泵内补水流量至目标流量和时间，使黏度快速恢复正常范围，然后通过模糊调控对泵内补水流量进行精准微调，将抽采泵内节能工质液环黏度调至最佳黏度范围。本发明采用监测、分析、智能控制等手段从调节抽采泵液环水分进出平衡的角度保证了抽采泵内节能工质黏度恒定于最佳黏度范围，实现了抽采泵节能系统安全高效的运行并产生最佳节能效果。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法。

背景技术

瓦斯抽采泵是煤矿瓦斯抽采系统的动力源，我国煤矿行业在运行瓦斯抽采泵近万台，年耗电量超200亿kWh，由于其高耗低效性造成了巨大的能源浪费。为此，该领域技术人员研发了瓦斯抽采泵节能工质，来代替传统的水介质对瓦斯泵做功，依托其特有的粘弹性、流变特性及良好的润滑性，大幅降低瓦斯抽采泵能耗，节能效果显著。

瓦斯抽采泵内节能工质液环黏度是影响抽采泵吸气负压、气量和能耗的关键因素，且存在最佳黏度使瓦斯抽采系统能效水平达到最高。但煤矿瓦斯抽采工况复杂多变，抽采泵排气侧液环水分蒸发损耗速率随之变化，这将会直接影响抽采泵内节能工质液环黏度。当抽采泵以水为工作介质时，液环水分蒸发占据吸气腔的容积，仅影响抽采泵吸气量，且水分蒸发速率越大吸气量越小，通过调节进液流量即可保证液环水量稳定；当以节能工质为工作介质时，液环水分蒸发不仅对抽采泵吸气量影响显著，其蒸发速率变化也会影响节能工质液环浓度和黏度，进而影响其节能效果，甚至影响瓦斯抽采系统的稳定性：节能工质液环黏度相较最佳黏度较低时，黏度越低抽采泵能耗越高；相较最佳黏度较高时，黏度越高抽采泵吸气负压和气量越低、能耗越大，长时间黏度过高还可能会造成进液过小问题，导致井下瓦斯超限等严重后果。黏度的稳定需要保证液环水分损耗和补充相平衡，通过以往的进液流量和进气阀门的调节已无法实现液环黏度稳定控制。液环水分蒸发损耗速率主要受抽采工况和气候条件的影响。抽采工况主要包括进排气压力、温度、湿度、流量等，进气压力越低、温度越低、湿度越大、流量越大则带入液环水分越多，排气压力越大、温度越高、湿度越低则排出泵体水分越少，而进气流量与进排气压力均与温度有关；气候条件主要包括空气温度和湿度，冬夏季温度差异造成液环温度和进气温湿度明显不同，水分蒸发速率也不同。可以看出，上述因素对水分蒸发速率的耦合影响较为复杂，且现有结果均为定性结论，如何科学地适时定量化精准预测液环水分蒸发速率和自动化补水，目前尚缺乏智能的定量化手段。因此，开发瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及其控制方法，对瓦斯抽采节能降耗非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度的控制系统及控制方法，可根据瓦斯抽采泵的实际运行工况，实时精准调控节能工质液环黏度，保证瓦斯抽采泵高效稳定运行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种瓦斯抽采泵节能工质液环黏度控制系统，包括数据采集系统、数据处理分析系统、黏度模糊调控系统；

所述数据采集系统包括瓦斯流量传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气湿度传感器、排气压力传感器、排气温度传感器、排气湿度传感器、补水流量传感器、进液黏度传感器、排液黏度传感器和存储器；所述瓦斯流量传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气湿度传感依次安装于瓦斯抽采泵的进气管路上，用于监测进气参数；所述排气压力传感器、排气温度传感器、排气湿度传感器依次安装于气液分离器的排气管路上，用于监测排气参数；所述补水流量传感器安装于瓦斯抽采泵的泵内补水管路上，用于监测泵内补水流量；所述进液黏度传感器安装于瓦斯抽采泵的进液管路上，用于监测进液黏度；所述排液黏度传感器安装于气液分离器的排液管路上，用于监测排液黏度；所述存储器分别与各个传感器相连接，用于存储传感器采集数据和数据处理结果；