煤层气安全抽采智能控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤层气抽采控制系统及控制技术，特别涉及一种煤层气安全抽采智能控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来我国煤层气抽采利用活跃，煤层气抽采量逐年升高，然而我国煤层气抽采监控系统只监不控以及控制管理的不到位，抽采造成煤层的自燃发火、抽采管路吸人、抽采管路瓦斯爆炸等安全事故时有发生，抽采效率低，大大限制了我国煤层气工业的发展；我国抽采栗为了以后扩能和开采后期的考虑，设计的备用系数较高，常常是大抽采栗、小抽采量，造成了电力资源的浪费；为了促进煤层气安全抽采的智能化，提高煤层气安全抽采的监测与控制水平，急需一种煤层气安全抽采智能控制系统及控制方法，实现煤层气的安全、节能、经济、智能抽采。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种煤层气安全抽采智能控制系统及控制方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种煤层气安全抽采智能控制系统，包括以可编程控制器为核心，可编程控制器分别电连接管理系统、信号采集系统、执行系统，特点在于:管理系统为计算机，信号采集系统包括设置于瓦斯抽放管路内不同位置的一氧化碳传感器、甲烷传感器、乙炔传感器、乙烯传感器、氧气传感器、温度传感器、流量传感器、负压传感器、正压传感器，执行系统包括控制瓦斯抽放栗运行状态的高压馈电开关、高压真空电磁起动器、变频系统，控制水栗运行的隔爆型馈电开关、低压磁力起动器，设置于瓦斯抽放管路不同位置的电动阀门组包括设置于地面以上瓦斯抽放管路上的进气电动调节阀、过气电动调节阀、排气电动调节阀、出气电动调节阀。
[0005]其中:管理系统还包括操作台、触摸屏，煤层瓦斯抽采时，地面以下瓦斯抽放管路内设置一氧化碳传感器，甲烷传感器，阀门，地面以上瓦斯抽放管路顺序设置进气电动调节阀、过气电动调节阀、甲烷传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、乙烯传感器、乙炔传感器、负压传感器、流量传感器、瓦斯抽放栗、甲烷传感器、正压传感器、流量传感器、排气电动调节阀、出气电动调节阀，可编程控制器还电连接井下注氮系统，瓦斯抽放栗分别管连接冷却装置、水栗，水池分别管连接冷却装置、水栗。
[0006]其中:管理系统还包括操作台、触摸屏，采空区瓦斯抽采时，地面以下瓦斯抽放管路内设置氧气传感器、甲烷传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、乙烯传感器、乙炔传感器、负压传感器、流量传感器，地面以上瓦斯抽放管路顺序设置进气电动调节阀、过气电动调节阀、甲烷传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、负压传感器、流量传感器、瓦斯抽放栗、甲烷传感器、正压传感器、流量传感器、排气电动调节阀、出气电动调节阀，可编程控制器还电连接井下注氮系统、煤矿监控系统，瓦斯抽放栗分别管连接冷却装置、水栗，水池分别管连接冷却装置、水栗。
[0007]—种煤层气安全抽采智能控制系统的控制方法，包括通过管理系统启动抽采系统，特点在于:煤层瓦斯抽采时，地面管路中甲烷传感器浓度小于低限值DX，打开排气电动调节阀，排空瓦斯气，并关闭出气电动调节阀，停止对瓦斯利用系统供气，地面管路中甲烷传感器浓度大于高限值GX，逐渐打开进气电动调节阀注入空气降低甲烷浓度在低限值与高限值GX之间，当煤层管路中的一氧化碳传感器测得的一氧化碳浓度大于等于煤层加速氧化浓度限值A，或温度传感器温度大于等于温限值WX，或乙烯传感器浓度值大于等于最小值YZ，或乙炔传感器浓度大于等于极限值JZ，可编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，由可编程控制器启动井下注氮系统对对应煤层进行注氮灭火，当煤层管路中的一氧化碳传感器测得的一氧化碳浓度大于等于煤层出现明火浓度限值B，或乙炔传感器浓度大于等于极限值JZ，通过接入的煤矿监控系统发出警报处理，地面管路中负压传感器测得负压值小于等于底限值D时，可编程控制器通过变频系统逐渐提高瓦斯抽放栗转速，地面管路中负压传感器测得负压值大于等于高限值G时，可编程控制器通过变频系统逐渐降低瓦斯抽放栗转速，通过调速后，地面管路中负压传感器测得负压值还小于等于超底限值CD时，可编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，当负压变化率大于等于堵塞确定值DS时，抽放管路堵塞，编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，处理堵塞。
[0008]其中:某个钻孔的甲烷传感器测得甲烷浓度值小于等于高低限值GD时，关闭对应阀门，地面甲烷传感器测得甲烷浓度值小于等于高低限值GD时，可编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，瓦斯抽放栗前端流量传感器测得的流量值小于等于低限值LD，停止抽采，当流量降低至原值的DL以下时，同时瓦斯浓度低至原值的WZ以下时，钻孔漏气，停止抽采，处理漏气，当抽采量与额定抽采量的比值小于定值的BZ时，可编程控制器通过变频系统逐渐降低瓦斯抽放栗转速，节能抽采。
[0009]其中:通过瓦斯抽放栗前端的甲烷传感器、流量传感器与瓦斯抽放栗后端的甲烷传感器、流量传感器获取对应偏差比值的绝对值大于等于DB，随时跟踪监测煤层气安全抽采智能控制系统的工作状态，通过管理系统做出停止抽采或控制措施。
[0010]一种煤层气安全抽采智能控制系统的控制方法，包括通过管理系统启动抽采系统，特点在于:采空区瓦斯抽采时，地面管路中甲烷传感器浓度小于低限值DX，打开排气电动调节阀，排空瓦斯气，并关闭出气电动调节阀，停止对瓦斯利用系统供气，地面管路中甲烷传感器浓度大于高限值GX，逐渐打开进气电动调节阀注入空气降低甲烷浓度在低限值DX与高限值GX之间，当地面以下采空区管路中的一氧化碳传感器测得的一氧化碳浓度大于等于煤层加速氧化浓度限值A，或温度传感器温度大于等于温限值WX，或乙烯传感器浓度值大于等于最小值YZ，可编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，由可编程控制器启动井下注氮系统对对应煤层进行注氮灭火，当采空区管路中的一氧化碳传感器测得的一氧化碳浓度大于等于煤层出现明火浓度限值B，或乙炔传感器浓度大于等于极限值JZ，通过接入的煤矿监控系统发出警报处理，地面管路中负压传感器测得负压值小于等于底限值D时，可编程控制器通过变频系统逐渐提高瓦斯抽放栗转速，地面管路中负压传感器测得负压值大于等于高限值G时，可编程控制器通过变频系统逐渐降低瓦斯抽放栗转速，通过调速后，地面管路中负压传感器测得负压值还小于等于超底限值CD时，可编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，当负压变化率大于等于堵塞确定值DS时，抽放管路堵塞，编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，处理堵塞。
[0011]其中:地面管路甲烷传感器测得甲烷浓度值小于等于低低限值DD时，可编程控制器关断高压馈电开关、隔爆型馈电开关、过气电动调节阀，停止抽采，瓦斯抽放栗前端流量传感器测得的流量值小于等于低限值LD，停止抽采，当流量降低至原值的DL以下时，同时瓦斯浓度低至原值的WZ以下时，采空区管路漏气，停止抽采，处理管路漏气，当抽采量与额定抽采量的比值小于定值的BZ时，可编程控制器通过变频系统降低瓦斯抽放栗转速，节能抽采。
[0012]其中:通过瓦斯抽放栗前端的甲烷传感器、流量传感器与瓦斯抽放栗后端的甲烷传感器、流量传感器获取对应偏差比值的绝对值大于等于DB，随时跟踪监测煤层气安全抽采智能控制系统的工作状态，通过管理系统做出停止抽采或控制措施，地面以下采空区管路中甲烷传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、负压传感器、流量传感器与地面以上管路中的甲烷(传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、负压传感器、流量传感器获取对应偏差比值，随时跟踪监测煤层气安全抽采智能控制系统的工作状态，通过管理系统做出停止抽采或控制措施，当氧气传感器浓度大于YD值时，可编程控制器通过变频系统逐渐降低瓦斯抽放栗转速，至