專利名稱：以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法。
背景技術：
各個礦井井下最大涌水量大小決定各礦井排水系統(tǒng)的配置，各個礦區(qū)排水系統(tǒng)的配備均不相同，差異化控制成為必然，提高排水系統(tǒng)管網(wǎng)效率是節(jié)能減排的必然要求。按照滿足礦井各水平地質(zhì)涌水量大小配備排水系統(tǒng)的要求，對工作水泵的工作能力要求在20h 內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量。備用水泵的能力應不小于工作水泵能力的70%。工作和備用泵的總能力，應能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的25%。對于排水管路要求必須有工作和備用管路。因此，礦井在設計之時，就依照該設計礦井可能出現(xiàn)的最大涌水量配備工作泵、備用泵和檢修泵，并且也配備了相對應工作管路和備用管路。但是在實際使用過程中，排水系統(tǒng)大多數(shù)時間實際運行臺數(shù)和管路趟數(shù)的使用率僅占礦井實際配備的15 30%，其閑置水泵和工作管路的閑置比例占礦井實際配備的70 85%。以某新建礦井為例，其泵房配置了 13臺水泵，但在日常工作中僅在后半夜開啟一臺水泵工作7個小時就可將礦井該水平一天的涌水量排出。礦井建設完成后， 水泵的選型、電機的選型和管路的配備已經(jīng)完全確定，其中電機是按滿負荷選型的，所以電機效率在工作時已基本確定。在正常工作情況下，通過以最佳流速來調(diào)節(jié)管網(wǎng)效率的同時， 可使得水泵效率、排水系統(tǒng)效率工作在最佳工況點，當流速在最佳流速時，管網(wǎng)效率和水泵效率會達到最優(yōu)值。因此，充分利用礦井的排水系統(tǒng)現(xiàn)有資源配備，調(diào)節(jié)管網(wǎng)的配備，達到系統(tǒng)效率的最優(yōu)，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗，技術意義重大。目前井下排水系統(tǒng)采用多級離心式臥泵做為主排水泵，排水系統(tǒng)的操作完全靠人工憑經(jīng)驗和責任心來完成。排水管路流速多偏離經(jīng)濟流速范圍，運行的臺數(shù)及間閥的開度都缺乏有效技術手段來調(diào)節(jié)和控制，致使大部分水泵實際運行工況點偏離高效區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是如何調(diào)節(jié)排水系統(tǒng)管路流速達到最佳流速，進而實現(xiàn)在用排水系統(tǒng)管網(wǎng)效率、水泵效率及總的排水系統(tǒng)效率達到最佳值。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法， 該以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法包括以下步驟步驟一采集排水系統(tǒng)中水泵開啟時的實際流量、流速、功率、電壓、電流、礦水密度、吸水口管徑和排水口管徑、吸水揚程、排水揚程、吸水高度、排水高度，并計算、找到排水系統(tǒng)效率最高時排水最佳流速下所需管路趟數(shù)；步驟二 將步驟一所采集和計算的數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)制作為一個控制軟件，輸入到單片機內(nèi)；步驟三用步驟二的單片機集中控制各管路電動閘閥開閉和各水泵操作開關。進一步，所述步驟一所采集排水系統(tǒng)參數(shù)包括單臺水泵開啟和多臺水泵組合開啟時的數(shù)據(jù)，并計算所述單臺水泵開啟和多臺水泵組合開啟時最佳流速下所需管路趟數(shù)。再進一步，所述步驟二的單片機設置一個控制面板，該控制面板上設置水泵各工況點選擇按鈕。本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明技術方案采用全方位數(shù)據(jù)采集方式采集單臺水泵或多臺水泵運行時實際數(shù)據(jù)，再根據(jù)上述實際基礎數(shù)據(jù)，計算出單臺水泵工作狀態(tài)下或多臺水泵組合工作狀態(tài)下排水系統(tǒng)效率最高時的最佳流速及最佳流速時所需用的管路趟數(shù)，按照這種測算方式，科學地確定工作泵的開啟臺數(shù)和所走管路路徑及趟數(shù)，避免了人為經(jīng)驗操作帶來的誤差——致使水泵工作時，沒有在最佳流速下工作所帶來的能耗較大的問題。2、本發(fā)明技術方案可根據(jù)各礦區(qū)具體設備配備狀況，設定一一對應的解決方案， 具有很強的針對性，實際可操作性強；本發(fā)明設置各工況點操作選擇按鈕的方式，工人操作更為便捷，一次性的數(shù)據(jù)設定，多次重復使用，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高。3、本發(fā)明技術方案為開環(huán)控制方案，不具有反饋功能，因此，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，對于現(xiàn)有礦區(qū)水泵排水系統(tǒng)改造或新建礦井水泵排水系統(tǒng)建設投入成本都不大，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性比起閉環(huán)控制系統(tǒng)更為優(yōu)越。4、本發(fā)明技術方案應用在在用排水系統(tǒng)及新安裝排水系統(tǒng)中，能夠保證水泵管路系統(tǒng)運行在最佳流速中，降低排水系統(tǒng)能耗，對于節(jié)能降耗的意義明顯。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述。


圖1是本發(fā)明以管路流速控制排水系統(tǒng)效率方法的水泵特性曲線示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法，該以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法包括以下步驟步驟一采集排水系統(tǒng)中單臺水泵開啟和各水泵組合開啟時的實際流量、流速、功率、電壓、電流、礦水密度、吸水口管徑和排水口管徑、吸水揚程、排水揚程、吸水高度、排水高度，并計算、找到單臺水泵開啟和多臺水泵組合開啟時排水系統(tǒng)效率最高時的最佳流速下所需管路趟數(shù)；步驟二 將步驟一所采集和計算的數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)制作為一個控制軟件，輸入到單片機內(nèi)；所述單片機設置一個控制面板，該控制面板上設置水泵各工況點選擇按鈕。步驟三用步驟二的單片機集中控制各管路電動間閥開閉和各水泵操作開關。具體操作方式如下所述確認排水系統(tǒng)中各工作泵、備用泵、工作管路和備用管路處于正常狀態(tài)，依次開啟單臺泵、工作中可能需要開啟的組合泵，測定水泵排水系統(tǒng)所處各工作狀態(tài)時的實際流量、 流速、功率、電壓、電流、礦水密度、吸水口管徑和排水口管徑、吸水揚程、排水揚程、吸水高度、排水高度，再依據(jù)上述基礎數(shù)據(jù)計算出單臺水泵開啟和各水泵組合開啟時最佳流速下所需管路趟數(shù)，將所計算的管路趟數(shù)和所對應的水泵及水泵組合信息數(shù)據(jù)制作為一個簡單的控制軟件，之后將該控制軟件輸入到單片機內(nèi)，單片機與各水泵的操作開關相連，也與各管路的電磁間閥相連；單片機與一個操作按鈕板連接，該操作按鈕板上有選擇按鈕，所述選擇按鈕包括各單臺水泵的啟動操作按鈕和各組合水泵啟動操作按鈕，該操作按鈕實行一鍵式操作模式，即點觸某一按鈕后，對應該按鈕的水泵啟動、管路電磁閘閥開啟，與之無關水泵和電磁閘閥處于停止和關閉狀態(tài)；因此，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應，操作方便，具有很強的實用性。上述技術方案是應用礦井在正常工作狀態(tài)的最佳方案，當?shù)V井出現(xiàn)淹井等突發(fā)性事件時，不再考慮最佳流速的問題，而是開啟礦井所配備的所用排水系統(tǒng)設備，以保證搶險救災的時效性和安全性。如圖1所示，Q-H為流量揚程曲線、Q- η為流量效率曲線、Hg為水泵管路中的地形高度，該數(shù)值在特定礦井中為常數(shù)；排水系統(tǒng)啟動單臺水泵、運行單趟管路時，水泵工況點為揚程H1、流量A ；該排水系統(tǒng)以本發(fā)明技術方案啟動上述單臺水泵、運行多趟管路時，水泵工況點為揚程H2、流量( ，其為大流量、低揚程、最佳流速、排水系統(tǒng)效率最優(yōu)值；該排水系統(tǒng)啟動單臺水泵、運行管路趟數(shù)超過本發(fā)明技術方案時，水泵工況點為揚程H3、流量A ； 其中 H1 = Hg+R Q12, H2 = Hg+R，Q22, H3 = Hg+R”Q32 ；上述三等式中的 R、R，、R” 為管路常數(shù)； 由圖IQ-n流量效率曲線可以看出，排水系統(tǒng)在本發(fā)明技術方案所工作的工況點的系統(tǒng)效率達到最佳值。本發(fā)明的保護范圍不限于上述實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明技術原理所作的顯而易見技術變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法，其特征在于，該以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法包括以下步驟步驟一采集排水系統(tǒng)中水泵開啟時的實際流量、流速、功率、電壓、電流、礦水密度、吸水口管徑和排水口管徑、吸水揚程、排水揚程、吸水高度、排水高度，并計算、找到排水系統(tǒng)效率最高時排水最佳流速下所需管路趟數(shù)；步驟二 將步驟一所采集和計算的數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)制作一個控制軟件，輸入到單片機內(nèi)；步驟三用步驟二的單片機集中控制各管路電動閘閥開閉和各水泵操作開關。
2.根據(jù)權利要求1所述以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法，其特征在于，所述步驟一所采集排水系統(tǒng)參數(shù)包括單臺水泵開啟和各水泵組合開啟時的數(shù)據(jù)，并計算所述單臺水泵開啟和各水泵組合開啟時最佳流速下所需管路趟數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法，其特征在于，所述步驟二的單片機設置一個控制面板，該控制面板上設置水泵各工況點選擇按鈕。
全文摘要
本發(fā)明公開一種以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法，該以管路流速控制排水系統(tǒng)效率的方法包括以下步驟步驟一采集排水系統(tǒng)中水泵開啟時的實際數(shù)據(jù)，并計算、找到排水系統(tǒng)效率最高時排水最佳流速下所需管路趟數(shù)；步驟二將步驟一所采集和計算的數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)制作為一個控制軟件，輸入到單片機內(nèi)；步驟三用步驟二的單片機集中控制各管路電動閘閥開閉和各水泵操作開關；本發(fā)明采用全方位數(shù)據(jù)采集方式采集水泵運行時實際數(shù)據(jù)，再根據(jù)上述實際基礎數(shù)據(jù)，計算出水泵工作狀態(tài)下排水系統(tǒng)效率最高時的最佳流速及最佳流速時所需用的管路趟數(shù)，按照這種測算方式，科學地確定工作泵的開啟臺數(shù)和所走管路路徑及趟數(shù)。
文檔編號E21F16/00GK102352774SQ20111021136
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權日2011年7月27日
發(fā)明者馮立杰, 劉春保, 唐宴龍, 姜軍, 崔建霞, 張旭, 李偉, 李兆隆, 李愛生, 李維熙, 郭瑜, 韓素茹 申請人:焦作礦區(qū)計量檢測中心