專利名稱：可調(diào)壓力的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井冷、熱水交換系統(tǒng)，特別涉及ー種采用高壓冷水將低壓的熱水推送至地面的礦井冷、熱水交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著礦井開采深度加大，導(dǎo)致礦井地面集中制冷機(jī)組的冷水輸送到井下時(shí)，水的靜壓就已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了末端空冷器的承壓范圍，這種高低壓交換裝置可以使高壓冷水壓カ降低到能夠滿足空冷器使用要求，并且冷損失極小。這種裝置利用U型管原理，進(jìn)水管道、回水管道構(gòu)成ー個(gè)U型管，實(shí)現(xiàn)高壓冷水將低壓的熱水推送地面上，從而實(shí)現(xiàn)能量交換，就不需要用泵直接將熱水輸送到地面，降低運(yùn)行費(fèi)用。但是對整個(gè)降溫系統(tǒng)而言，如何克服機(jī)組的制冷負(fù)荷和末端負(fù)荷無法相匹配的問題；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壓カ波動(dòng)出現(xiàn)的管道水擊和涌浪現(xiàn)象；再者，冷熱水循環(huán)的過程中由于水質(zhì)中含有一些雜質(zhì)，使得水質(zhì)達(dá)不到要求，從而惡化了各種閥門的工作環(huán)境，縮短了閥門的使用壽命；使得管道系統(tǒng)發(fā)生一定程度的漏水或者循環(huán)水的損失現(xiàn)象，如果回水管道中的壓カ在冷熱水循環(huán)的過程中會(huì)發(fā)生變化，無法確保整個(gè)系統(tǒng)中輸入的冷水和輸出的熱水流量的相等，這樣無法保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。因此需要一種能夠監(jiān)控降溫系統(tǒng)運(yùn)行狀況，使制冷機(jī)組輸出和末端負(fù)荷相匹配；能夠提供流通效率的三通水分配器；改善管道水擊和涌浪；提高回水質(zhì)量、延長閥門的使用壽命；同時(shí)要保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的大落差的礦井水壓カ交換裝置。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供能夠?qū)陆禍叵到y(tǒng)集中監(jiān)控、提高回水質(zhì)量、延長閥門的使用壽命、同時(shí)要保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的大落差的礦井水壓カ交換裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，包括地面制冷站、三腔室水能交換裝置、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置、空冷器、回水超壓泄放単元、循環(huán)水處理単元、變頻補(bǔ)水単元、水處理單元，所述地面制冷站通過三腔室水能交換裝置與末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置連接，所述末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過空冷器后的水依次經(jīng)過回水超壓泄放単元、循環(huán)水處理單元和變頻補(bǔ)水単元后，通過三腔室水能交換裝置循環(huán)流入到水處理單元輸入到地面制冷站；
還包括液壓站、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和井下集控制中心系統(tǒng)，所述液壓站與三腔室水能交換裝置連接，所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置連接，所述井下集控制中心系統(tǒng)分別與地面制冷站、液壓站、三腔室水能交換裝置、末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置、變頻補(bǔ)水單元連接；所述井下集控制中心系統(tǒng)用于監(jiān)控三腔室水能交換系統(tǒng)中的工作狀態(tài)及工作面環(huán)境狀況，與地面制冷站控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負(fù)荷來控制地面制冷站的エ況，根據(jù)各個(gè)工作面總的制冷量負(fù)荷對末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置的冷凍水進(jìn)水管道的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制，所述井下集控制中心系統(tǒng)用于根據(jù)變頻補(bǔ)水單元的狀態(tài)來控制流入到三腔室水能交換裝置的流水量。 進(jìn)ー步，所述井下集控制中心系統(tǒng)包括監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、水泵變頻控制系統(tǒng)、PLC控制單元、末端流量調(diào)節(jié)單元和信號采集單元；
所述監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)，用于分析判斷系統(tǒng)狀態(tài)信號及控制相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)，同時(shí)對超過預(yù)設(shè)值進(jìn)行報(bào)警；
所述水泵變頻控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)變頻器的工作頻率，所述變頻器的工作頻率與回水流量與進(jìn)水流量的流量差相匹配；
所述PLC控制單元，用于控制液壓站的電磁閥的開啟和關(guān)閉；
所述末端流量調(diào)節(jié)單元，用于對末端空冷器的水流量調(diào)節(jié)；
所述數(shù)據(jù)采集控制単元，用于采集控制系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)。進(jìn)ー步，所述井下集控制中心系統(tǒng)還包括高壓管道流量傳感器、低壓管道流量傳感器、腔體壓カ傳感器、液壓控制閥門和腔體壓カ平衡閥門；所述高壓管道流量傳感器設(shè)置于高壓循環(huán)管道的冷水側(cè)用于采集高壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述低壓管道流量傳感器設(shè)置于低壓循環(huán)管道的熱水側(cè)用于采集低壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述腔體壓力傳感器設(shè)置于水能轉(zhuǎn)換管的三通水分配器處用于采集水能轉(zhuǎn)換管內(nèi)的壓カ信號，所述流量信號和壓カ信號分別輸入到エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)的輸出端與液壓控制閥門連接并控制液壓控制閥門的開關(guān)動(dòng)作。進(jìn)ー步，所述循環(huán)水處理單元包括預(yù)過濾器和自動(dòng)過濾器，所述預(yù)過濾器設(shè)置于低壓循環(huán)管道出水端用于過濾從低壓循環(huán)管道進(jìn)入水能轉(zhuǎn)換管中液體；所述自動(dòng)過濾器設(shè)置于預(yù)過濾器的出水端與回水泵之間。進(jìn)ー步，還包括設(shè)置于三腔室水能交換裝置進(jìn)水管端的三通水分配器，從地面制冷站達(dá)到三腔室水能交換裝置進(jìn)水管端的高壓冷凍水通過三通水分配器流入三腔室水能交換裝置的腔體內(nèi)形成低壓冷水，所述低壓冷水經(jīng)過三通水分配器送往空冷器。進(jìn)ー步，所述三通水分配器，包括三通閥體，所述三通閥體上設(shè)置有低壓水管道連接孔、高壓水管道連接孔、腔體管接ロ ；所述低壓水管道連接孔為通孔，所述低壓水管道連接孔與高壓水管道連接孔形成T字型三通孔，所述腔體管接ロ通過焊接與腔體連接。 進(jìn)一歩，還包括液壓控制閥門，所述液壓控制閥門設(shè)置于三通水分配器的高壓水管道連接孔和低壓水管道連接孔處；所述液壓控制閥門包括閥座、閥體、閥芯整流體、閥桿、管道出口、液壓缸和液體入口 ；所述閥芯整流體為流線型，所述閥桿一端與液壓缸連接，另一端與閥芯整流體連接，所述閥桿與閥芯整流體形成閥芯設(shè)置于閥體內(nèi)部，所述閥座設(shè)置于液體入口處，所述閥體上還設(shè)置有管道出口。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明通過集中監(jiān)控系統(tǒng)對降溫系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，通過PROFIBUSDP/MPIエ業(yè)總線方式實(shí)現(xiàn)對高低壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的各個(gè)控制對象的控制和設(shè)備工作狀態(tài)及工作面環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控；并且，可以實(shí)現(xiàn)集中控制中心與地面制冷站控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負(fù)荷來控制地面制冷站的エ況，使地面制冷站的エ況和實(shí)際制冷負(fù)荷相匹配，降低制冷站的運(yùn)行能耗；根據(jù)各個(gè)工作面總的制冷量負(fù)荷通過末端空冷器冷水流量調(diào)節(jié)裝置對冷凍水進(jìn)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制，使冷凍水與工作面制冷需求相匹配，實(shí)現(xiàn)了制冷環(huán)節(jié)的節(jié)能，并且降低了系統(tǒng)水循環(huán)的運(yùn)行費(fèi)用，對液壓閥門的開啟和關(guān)閉進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制；同時(shí)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行故障監(jiān)測；
本發(fā)明通過溫度傳感器、流量傳感器采集的溫度、流量的信號來控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，對冷水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)使之與末端負(fù)荷相匹配，井下循環(huán)水處理單元保證了熱水的回水質(zhì)量，確保流經(jīng)閥門的水質(zhì)，提高了閥門的使用壽命；變頻補(bǔ)水和回水超壓泄放単元保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，并通過集中控制中心對系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。本發(fā)明中液壓閥門內(nèi)部采用流線型結(jié)構(gòu)形式，降低了閥門開啟關(guān)閉的阻力，減少在斷開和開啟時(shí)高壓水對閥門的沖擊，降低高壓水流動(dòng)過程中在腔體內(nèi)產(chǎn)生的涌浪和水擊。本發(fā)明中的管道連接采用三通水分配器，省去了法蘭，安裝維護(hù)方便，并且可以獲得較大的流通面積，降低了管道阻力，減少了水泵的功耗。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為高低壓水能交換系統(tǒng)原理 圖2為以高低壓轉(zhuǎn)換裝置為核心的降溫系統(tǒng) 圖3為腔體管道和三通水分配器的連接及液壓閥門和三通水分配器的連接 圖4為高低壓水能交換系統(tǒng)原理框 圖5為高低壓水能交換系統(tǒng)連接框 圖6為液壓控制閥門結(jié)構(gòu) 圖7為液壓閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖8為三通水分配器結(jié)構(gòu)圖。圖3中，31-三通水分配器、32-液壓閥門、33-液壓缸、34-腔體管道、35-高壓側(cè)冷水進(jìn)水管道、36-低壓側(cè)冷水進(jìn)水管道、37-熱水回水高壓側(cè)單向閥、38-熱水回水低壓側(cè)單向閥；
圖6、7中，61-閥體 62-閥桿63-閥座 64-閥芯、65-閥芯整流體、66-管道出口、67-液壓缸、68-液體入口 ；
圖8中，81是腔體管，82是螺紋孔，83是高壓水管道連接孔，84是連接腔體壓カ平衡閥用接ロ，85是低壓水管道連接孔，86是高壓水管道液壓控制閥門的液壓缸接頭通孔，87是通風(fēng)孔，88是三通水分配器模塊，89是腔體和三通分配器模塊焊接焊縫。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為高低壓水能交換系統(tǒng)原理圖；圖2為以高低壓轉(zhuǎn)換裝置為核心的降溫系統(tǒng)圖；圖3為腔體管道和三通水分配器的連接及液壓閥門和三通水分配器的連接圖；圖4為高低壓水能交換系統(tǒng)原理框圖；圖5為高低壓水能交換系統(tǒng)連接框圖；圖6為液壓控制閥門結(jié)構(gòu)圖；圖7為液壓閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖8為三通水分配器結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，本發(fā)明提供的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，包括地面制冷站、三腔室水能交換裝置、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置、空冷 器、回水超壓泄放単元、循環(huán)水處理單元、變頻補(bǔ)水単元、水處理單元，所述地面制冷站通過三腔室水能交換裝置與末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置連接，所述末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過空冷器后的水依次經(jīng)過回水超壓泄放単元、循環(huán)水處理單元和變頻補(bǔ)水単元后，通過三腔室水能交換裝置循環(huán)流入到水處理單元輸入到地面制冷站；還包括液壓站、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和井下集控制中心系統(tǒng)，所述液壓站與三腔室水能交換裝置連接，所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置連接，所述井下集控制中心系統(tǒng)分別與地面制冷站、液壓站、三腔室水能交換裝置、末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置、變頻補(bǔ)水單元連接；所述井下集控制中心系統(tǒng)用于監(jiān)控三腔室水能交換系統(tǒng)中的工作狀態(tài)及工作面環(huán)境狀況，與地面制冷站控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負(fù)荷來控制地面制冷站的エ況，根據(jù)各個(gè)工作面總的制冷量負(fù)荷對末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置的冷凍水進(jìn)水管道的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制，所述井下集控制中心系統(tǒng)用于根據(jù)變頻補(bǔ)水單元的狀態(tài)來控制流入到三腔室水能交換裝置的流水量。所述井下集控制中心系統(tǒng)包括監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、水泵變頻控制系統(tǒng)、PLC控制單元、末端流量調(diào)節(jié)單元和信號采集單元；
所述監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)，用于對液壓閥門開、關(guān)，回水泵軸承溫度，變頻補(bǔ)水泵的運(yùn)行，末
端流量調(diào)節(jié)單元，空冷器進(jìn)出口溫度，補(bǔ)水箱水位，進(jìn)水回水溫度、壓カ和流量等參數(shù)進(jìn)行
數(shù)據(jù)采集，并發(fā)出相應(yīng)控制指令；對回水泵軸承超溫、水箱低低位、進(jìn)水回水溫度超限等報(bào)m.
所述水泵變頻控制系統(tǒng)，用于當(dāng)回水流量低于進(jìn)水流量時(shí)，エ控機(jī)根據(jù)流量差計(jì)算出補(bǔ)水水泵變頻器的工作頻率，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令控制變頻器在對應(yīng)的頻率下運(yùn)行，從而對回水流量進(jìn)行補(bǔ)充，使得進(jìn)回水流量相等；
所述PLC控制單元，用于控制液壓站的電磁閥的開啟和關(guān)閉，進(jìn)而控制電磁閥的開啟或者關(guān)閉；
所述末端流量調(diào)節(jié)單元，用于對末端空冷器的水流量調(diào)節(jié)，它由空冷器進(jìn)水和回水溫度傳感器、流量傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和一段長直管道構(gòu)成?？刂浦行牡纳衔粰C(jī)根據(jù)進(jìn)回水溫度差和流量信號控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，對冷水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)使之與末端負(fù)荷相匹配。所述數(shù)據(jù)采集控制単元，用于控制系統(tǒng)各種參數(shù)的采集，包括進(jìn)水回水溫度、壓カ和流量，液壓閥門開、關(guān)狀態(tài)，回水泵軸承溫度，變頻補(bǔ)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，空冷器進(jìn)出口溫度，補(bǔ)水箱水位等信號。所述井下集控制中心系統(tǒng)還包括高壓管道流量傳感器、低壓管道流量傳感器、腔體壓カ傳感器、液壓控制閥門和腔體壓カ平衡閥門；所述高壓管道流量傳感器設(shè)置于高壓循環(huán)管道的冷水側(cè)用于采集高壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述低壓管道流量傳感器設(shè)置于低壓循環(huán)管道的熱水側(cè)用于采集低壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述腔體壓カ傳感器設(shè)置于水能轉(zhuǎn)換管的三通水分配器處用于采集水能轉(zhuǎn)換管內(nèi)的壓カ信號，所述流量信號和壓カ信號分別輸入到エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)的輸出端與液壓控制閥門連接并控制液壓控制閥門的開關(guān)動(dòng)作。所述循環(huán)水處理單元包括預(yù)過濾器和自動(dòng)過濾器，所述預(yù)過濾器設(shè)置于低壓循環(huán)管道出水端用于過濾從低壓循環(huán)管道進(jìn)入水能轉(zhuǎn)換管中液體；所述自動(dòng)過濾器設(shè)置于預(yù)過濾器的出水端與回水泵之間。還包括設(shè)置于三腔室水能交換裝置進(jìn)水管端的三通水分配器31，從地面制冷站達(dá)到三腔室水能交換裝置進(jìn)水管端的高壓冷凍水通過三通水分配器流入三腔室水能交換裝置的腔體內(nèi)形成低壓冷水，所述低壓冷水經(jīng)過三通水分配器送往空冷器。圖3中，三通水分配器31設(shè)置在所述腔體管道34的一端，該處的三通水分配器31 通過高壓側(cè)冷水進(jìn)水管道35和低壓側(cè)冷水進(jìn)水管道36的液壓控制閥門32連接，每個(gè)液壓控制閥門32均設(shè)置有液壓缸33，所述腔體管道34的另一端也設(shè)置有三通水分配器31，該處的三通水分配器31與熱水回水高壓側(cè)單向閥37和熱水回水低壓側(cè)單向閥38連接。所述三通水分配器31，包括閥體，所述閥體上設(shè)置有腔體管接ロ、螺紋孔、高壓水管道連接孔、平衡閥接ロ、低壓水管道連接孔、液壓缸接頭通孔、通風(fēng)孔；
三通水分配器內(nèi)部結(jié)構(gòu)由一個(gè)通孔和ー個(gè)與通孔垂直的孔形成T字型孔，在與閥門連接端設(shè)置了若干螺栓孔，以固定閥門和液壓缸；低壓側(cè)閥門設(shè)置在通孔方向上，高壓側(cè)水管道與通孔方向垂直。還包括液壓控制閥門32，所述液壓控制閥門設(shè)置于三通水分配器的高壓水管道連接孔和低壓水管道連接孔處；
所述液壓控制閥門包括閥座63、閥芯64、閥體61、閥芯整流體65、閥桿62、管道出ロ66、液壓缸67和液體入口 68 ;所述閥芯整流體流線型，所述閥桿一端與液壓缸連接，另一端與閥芯整流體連接，所述閥桿與閥芯整流體形成閥芯設(shè)置于閥體內(nèi)部，所述閥座設(shè)置于液體入口處，所述閥體上還設(shè)置有管道出口。液壓控制閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)閥門開關(guān)的閥桿及液壓缸)跟液壓流通方向一致，閥體中心采用了導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的模塊，內(nèi)部流道采用流線型設(shè)計(jì)，壓カ損失極小，閥瓣的關(guān)閉行程短，改善流體的流通穩(wěn)定性，關(guān)閉速度快，顯著減少了水錘和涌浪現(xiàn)象的出現(xiàn)，對管道有很好保護(hù)作用。所述的液壓控制閥門采用特殊結(jié)構(gòu)形式，降低了閥門開啟關(guān)閉的阻力，減少在斷開和開啟時(shí)高壓水對閥門的沖擊，降低高壓水流動(dòng)過程中在腔體內(nèi)產(chǎn)生的涌浪和水擊；
三通水分配器結(jié)構(gòu)圖中，81是腔體管，82是螺紋孔，83是高壓水管道連接孔，84是連接腔體壓カ平衡閥用接ロ，85是低壓水管道連接孔，86是高壓水管道液壓控制閥門的液壓缸接頭通孔，87是通風(fēng)孔，88是三通水分配器模塊，89是腔體和三通分配器模塊焊接焊縫。這種結(jié)構(gòu)克服了一般三通分配器存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工工作量大、安裝困難等問題；其具有的優(yōu)點(diǎn)如下相對于傳統(tǒng)的三通接頭，安裝更加方便，大大降低了安裝工作量，提高了系統(tǒng)的可操作性和可維護(hù)性；三通水分配器模塊有效的提高了水的流通面積，降低了接頭流通阻力，提高了管道的流通效率，進(jìn)而降低系統(tǒng)循環(huán)水泵的能耗。所述的三通水分配器的轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對管道連接的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了更加優(yōu)化的三通水分配器；其優(yōu)點(diǎn)在于省去了法蘭，安裝維護(hù)方便，并且可以獲得較大的流通面積，降低了管道阻力，減少了水泵的功耗。該三通水分配器采用矩形的外型更易于加工，可以通過焊接的方式而不是法蘭連接連接固定在管道腔體的端部，因此可以簡化安裝的任務(wù)量。相對于傳統(tǒng)的三通接頭，安裝更加方便，大大降低了安裝工作量，提高了系統(tǒng)的可操作性和可維護(hù)性；三通水分配器模塊有效的提高了水的流通面積，降低了接頭流通阻力，提高了管道的流通效率，進(jìn)而降低系統(tǒng)循環(huán)水泵的能耗。エ控機(jī)為核心的集中控制中心和液壓控制站；所述エ控機(jī)的輸入端接收溫度傳感 器、流量傳感器采集的信號，所述エ控機(jī)的輸出端與設(shè)置于低壓循環(huán)管道冷水側(cè)的進(jìn)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接；所述的集中控制中心，以エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心，對降溫系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，通過PROFIBUSDP/MPIエ業(yè)總線方式實(shí)現(xiàn)對高低壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的各個(gè)控制對象和設(shè)備工作狀態(tài)及工作面環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)，集中控制中心可以與地面制冷站控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負(fù)荷來控制地面制冷站的工況；根據(jù)各個(gè)工作面總的制冷量負(fù)荷對冷凍水進(jìn)水管道的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制，使冷凍水與工作面制冷需求相匹配，實(shí)現(xiàn)了制冷環(huán)境的節(jié)能，并且降低了系統(tǒng)水循環(huán)的運(yùn)行費(fèi)用，對液壓閥門的開啟和關(guān)閉進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制；同時(shí)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行故障監(jiān)測。本實(shí)施例提供的系統(tǒng)中還包括變頻補(bǔ)水和回水超壓泄放単元，所述變頻補(bǔ)水和回水超壓泄放単元包括蓄水池、補(bǔ)水泵、卸壓補(bǔ)水電動(dòng)閘閥、卸壓補(bǔ)水減壓閥、安全閥門、排氣閥、卸壓補(bǔ)水流量傳感器，所述卸壓補(bǔ)水減壓閥通過卸壓補(bǔ)水電動(dòng)閘閥來控制注入蓄水池的水量，所述補(bǔ)水泵用于將蓄水池中的液體補(bǔ)入低壓循環(huán)管道中，所述安全閥門設(shè)置于回水泵的出水端和蓄水池之間，所述排氣閥設(shè)置于管道較高位置，防止因管道內(nèi)氣體無法排出而造成的管道堵塞，所述卸壓補(bǔ)水流量傳感器設(shè)置于補(bǔ)水泵出水端和低壓循環(huán)管道之間；
本實(shí)施例提供的系統(tǒng)中還包括井下循環(huán)水處理單元，所述井下循環(huán)水處理單元包括預(yù)過濾器和自動(dòng)過濾器，所述預(yù)過濾器設(shè)置于低壓循環(huán)管道出水端用于過濾從低壓循環(huán)管道進(jìn)入水能轉(zhuǎn)換管中液體，所述自動(dòng)過濾器設(shè)置于預(yù)過濾器的出水端與回水泵之間；
本實(shí)施例提供的系統(tǒng)中的預(yù)過濾器為Y型過濾器，預(yù)過濾器的網(wǎng)孔為8_，以便只濾除水中的粗污染物，所述自動(dòng)過濾器為全自動(dòng)自清洗過濾器，自動(dòng)過濾器的網(wǎng)孔為300y，以濾除水中的懸浮顆粒物；
集中監(jiān)控系統(tǒng)還包括高壓管道流量傳感器、低壓管道流量傳感器、腔體壓カ傳感器、液壓控制閥門和腔體壓カ平衡閥門，及末端空冷器冷水流量調(diào)節(jié)單元，所述高壓管道流量傳感器設(shè)置于高壓循環(huán)管道的冷水側(cè)用于采集高壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述低壓管道流量傳感器設(shè)置于低壓循環(huán)管道的熱水側(cè)用于采集低壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述腔體壓カ傳感器設(shè)置于水能轉(zhuǎn)換管的三通水分配器處用于采集水能轉(zhuǎn)換管內(nèi)的壓カ信號，所述流量信號和壓カ信號分別輸入到エ控機(jī)的輸入端，所述エ控機(jī)的輸出端與液壓控制閥門連接并控制液壓控制閥門的開關(guān)動(dòng)作；
變頻補(bǔ)水和回水超壓泄放單元還包括用于維持熱水側(cè)回水壓カ值的安全閥，所述設(shè)置于冷凍水循環(huán)泵和蓄水池之間；
集中監(jiān)控系統(tǒng)還包括液壓站和エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述エ業(yè)控制計(jì)算的監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式實(shí)現(xiàn)通訊，所述液壓站的電磁閥通過エ控機(jī)控制液壓閥門的開啟和關(guān)閉；所述的排氣閥，在井下高低壓水能交換系統(tǒng)高壓側(cè)和低壓側(cè)管道最高處合適的位置設(shè)置排氣閥，使管道內(nèi)的氣體及時(shí)排空，保證管道中的水流通暢；
所述的泵站和過濾器之間設(shè)置弾性伸縮補(bǔ)償器，以吸收管線、容器等由熱脹冷縮產(chǎn)生的尺寸變化。最后說明的是， 以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其做出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，包括地面制冷站、三腔室水能交換裝置、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置、空冷器、回水超壓泄放単元、循環(huán)水處理單元、變頻補(bǔ)水單元、水處理單元，所述地面制冷站通過三腔室水能交換裝置與末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置連接，所述末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置經(jīng)過空冷器后的水依次經(jīng)過回水超壓泄放單元、循環(huán)水處理單元和變頻補(bǔ)水単元后，通過三腔室水能交換裝置循環(huán)流入到水處理單元輸入到地面制冷站，其特征在干還包括液壓站、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和井下集控制中心系統(tǒng)，所述液壓站與三腔室水能交換裝置連接，所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置連接，所述井下集控制中心系統(tǒng)分別與地面制冷站、液壓站、三腔室水能交換裝置、末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置、變頻補(bǔ)水單元連接；所述井下集控制中心系統(tǒng)用于監(jiān)控三腔室水能交換系統(tǒng)中的工作狀態(tài)及工作面環(huán)境狀況，與地面制冷站控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負(fù)荷來控制地面制冷站的エ況，根據(jù)各個(gè)工作面總的制冷量負(fù)荷對末端空冷器水流量調(diào)節(jié)裝置的冷凍水進(jìn)水管道的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制，所述井下集控制中心系統(tǒng)用于根據(jù)變頻補(bǔ)水單元的狀態(tài)來控制流入到三腔室水能交換裝置的流水量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，其特征在于所述井下集控制中心系統(tǒng)包括監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、水泵變頻控制系統(tǒng)、PLC控制單元、末端流量調(diào)節(jié)單元和信號采集單元； 所述監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)，用于分析判斷系統(tǒng)狀態(tài)信號及控制相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)，同時(shí)對超過預(yù)設(shè)值進(jìn)行報(bào)警； 所述水泵變頻控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)變頻器的工作頻率，所述變頻器的工作頻率與回水流量與進(jìn)水流量的流量差相匹配； 所述PLC控制單元，用于控制液壓站的電磁閥的開啟和關(guān)閉； 所述末端流量調(diào)節(jié)單元，用于對末端空冷器的水流量調(diào)節(jié)； 所述數(shù)據(jù)采集控制単元，用于采集控制系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，其特征在于所述井下集控制中心系統(tǒng)還包括高壓管道流量傳感器、低壓管道流量傳感器、腔體壓カ傳感器、液壓控制閥門和腔體壓カ平衡閥門；所述高壓管道流量傳感器設(shè)置于高壓循環(huán)管道的冷水側(cè)用于采集高壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述低壓管道流量傳感器設(shè)置于低壓循環(huán)管道的熱水側(cè)用于采集低壓循環(huán)管道中液體的流量信號，所述腔體壓カ傳感器設(shè)置于水能轉(zhuǎn)換管的三通水分配器處用于采集水能轉(zhuǎn)換管內(nèi)的壓カ信號，所述流量信號和壓カ信號分別輸入到エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)的輸出端與液壓控制閥門連接并控制液壓控制閥門的開關(guān)動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，其特征在于所述循環(huán)水處理單元包括預(yù)過濾器和自動(dòng)過濾器，所述預(yù)過濾器設(shè)置于低壓循環(huán)管道出水端用于過濾從低壓循環(huán)管道進(jìn)入水能轉(zhuǎn)換管中液體；所述自動(dòng)過濾器設(shè)置于預(yù)過濾器的出水端與回水泵之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，其特征在于還包括設(shè)置于三腔室水能交換裝置進(jìn)水管端的三通水分配器，從地面制冷站達(dá)到三腔室水能交換裝置進(jìn)水管端的高壓冷凍水通過三通水分配器流入三腔室水能交換裝置的腔體內(nèi)形成低壓冷水，所述低壓冷水經(jīng)過三通水分配器送往空冷器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，其特征在于所述三通水分配器，包括三通閥體，所述三通閥體上設(shè)置有低壓水管道連接孔、高壓水管道連接孔、腔體管接ロ ；所述低壓水管道連接孔為通孔，所述低壓水管道連接孔與高壓水管道連接孔形成T字型三通孔，所述腔體管接ロ通過焊接與腔體連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)壓カ的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，其特征在于還包括液壓控制閥門，所述液壓控制閥門設(shè)置于三通水分配器的高壓水管道連接孔和低壓水管道連接孔處；所述液壓控制閥門包括閥座、閥體、閥芯整流體、閥桿、管道出口、液壓缸和液體入口 ；所述閥芯整流體為流線型，所述閥桿一端與液壓缸連接，另一端與閥芯整流體連接，所述閥桿與閥芯整流體形成閥芯設(shè)置于閥體內(nèi)部，所述閥座設(shè)置于液體入口處，所述閥體上還設(shè)置有管道出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可調(diào)壓力的礦用高低壓水能交換系統(tǒng)，包括與液壓站、三腔室水能交換裝置連接的通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成的監(jiān)控系統(tǒng)的井下集控制中心系統(tǒng)，在把高壓冷凍水卸壓的同時(shí)，把熱水從井下經(jīng)水能轉(zhuǎn)換管輸送到地面，達(dá)到冷熱水之間的勢能交換；通過溫度傳感器、流量傳感器采集的溫度、流量的信號來控制電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開度，對冷水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)使之與末端負(fù)荷相匹配；井下循環(huán)水處理單元保證了熱水的回水質(zhì)量，確保流經(jīng)閥門的水質(zhì)，提高了閥門的使用壽命；變頻補(bǔ)水系統(tǒng)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；液壓站的作用是根據(jù)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)指令控制閥門按照一定的邏輯順序開啟和關(guān)閉，保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，并對系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
文檔編號E21F3/00GK102619549SQ201210106510
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者劉俊杰, 劉利亞, 姬建虎, 張習(xí)軍, 董浩民, 褚召祥, 閆洪遠(yuǎn), 陳孜虎 申請人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院