煤层气智能抽采监控技术研究

针对煤层气抽采作业存在自动化与智能化水平偏低、抽采效率不高的问题,结合煤层气智能抽采主要监控指标,设计了煤层气智能抽采监控软件程序与智能抽采主要装备,并进行了应用测试,分析了测试结果,结果表明:应用该监控技术后,能很好地了解煤层气抽采系统运行情况,并实现对部分关键抽采参数进行智能控制,促进煤层气抽采的提质增效,提升煤层气抽采的自动化与智能化水平,实现煤层气的安全高效抽采。

煤矿瓦斯智能抽采理论与调控策略

基于瓦斯抽采的安全原则与效率原则,提出了瓦斯智能抽采的原理;建立了瓦斯抽采管网中瓦斯-空气混合气体流动控制方程,以最大瓦斯抽采纯流量为目标函数,建立了瓦斯抽采管网参数的优化模型,分别从瓦斯体积分数、流量以及效能比等参数约束条件定量判定瓦斯抽采安全与效率;以上述模型为基础,针对钻孔抽采区域温度高于临界温度、钻孔抽采纯量低于抽采纯量下限,以及钻孔抽采浓度低于瓦斯安全浓度下限等工况条件展开理论分析和数值计算,提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略,通过协同调整不同抽采钻孔的阀门开度和抽采泵转速,有效提高了抽采瓦斯体积分数、效能比和抽采纯流量,并提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略。最后,设计了由数据感知模块、通信传输模块、数据处理与决策模块、控制模块等部分组成的瓦斯智能抽采系统,开发了基于物联网的智能调节阀门,阀门的感知模块包括温度传感器、瓦斯浓度传感器和气压传感器等,通讯模块将数据上传至云存储端,通过电脑网页和手机客户端实现监测与控制;发明了采用高分子减阻剂提高水环真空泵效率的技术方法,以高分子减阻溶液作为水环真空泵的工作介质,有效降低了液环的湍流损失和流体与泵体过流部件的摩擦损失,并开发了地面全封闭式和井下直注式2种瓦斯抽采泵节能系统,该项技术在山西潞安集团余吾煤业成功应用,节电率和节水率分别达到22.5%和66.7%,为瓦斯智能高效抽采提供了借鉴。

煤矿瓦斯智能抽采关键技术研究进展及展望

为了推动智能瓦斯抽采技术发展,提高煤矿安全保障能力,从瓦斯抽采全过程少人化或无人化角度,阐述了智能瓦斯抽采的精准感知、自决策、自执行、自适应、自学习等5个方面特征,提出了包含功能和技术2个维度的智能瓦斯抽采体系结构,功能维度上涵盖瓦斯抽采所有环节,技术维度上包含单机智能、机组智能和集成智能3个层次,体现了智能瓦斯抽采技术的发展迭代过程;设计了智能瓦斯抽采总体架构,由感知控制层、传输层、数据层、应用层等4个层面和信息标准、信息安全等2个体系构成;最后,从动态透明瓦斯地质、抽采钻孔智能设计、打钻-增透-封孔机器人、抽采系统智能调控与诊断、抽采达标自动评判等5个方面对智能瓦斯抽采关键支撑技术进行了探讨,分析了关键技术向精准、高效、智能方向发展的趋势,提出了抽采钻孔差异化智能设计和抽采达标多层递进动态评判等解决策略,并给出了谢桥煤矿“三人五台一组”自动钻机集中控制协同作业、霍尔辛赫煤矿抽采管网自动调控、新元煤矿抽采达标在线评判等典型应用案例,为煤矿智能瓦斯抽采技术研究和建设实践提供了有益参考。

潘一东煤矿煤层气智能抽采监控装备

为了解决煤层气抽采过程中存在效率低、智能化控制薄弱等问题,提出了煤层气智能抽采监控指标,利用VC++编写了煤层气智能抽采监控软件,同时研制了煤层气智能抽采成套装备。在潘一东煤矿现场应用结果表明:煤层气智能抽采监控装备在现场应用过程中控制系统工作正常,准确采集模拟量、开关量,PID控制算法正确,CO参数连锁控制合理,能够判别抽采系统运行的状态,对事故进行预判,实现系统的自动控制。

煤层气智能抽采监控系统的研究与设计

针对煤层气在抽采过程中遇到的自然发火、管路爆炸、堵孔、漏气、浓度变低、负压变小等智能化抽采监控程度较低等问题,设计开发了瓦斯智能抽采监控系统。分析了瓦斯智能抽采监控指标体系,详细介绍了瓦斯智能抽采监控系统的智能监控、上位机以及触摸屏功能模块设计。实际应用表明,该系统具有数据自动采集、数据处理、临界值设定、实时数据查询、设备智能调节等功能,实现了瓦斯抽采数据远程实时智能分析与识别,提高了我国煤矿瓦斯抽采过程中的自动化和智能化水平。

瓦斯智能抽采及瓦斯参数监测研究进展

瓦斯智能抽采作为未来瓦斯抽采发展的必然趋势,能够减少抽采中的能量损耗、提高抽采效率,实现安全、高效、经济抽采。在瓦斯智能抽采系统中,瓦斯抽采参数的监测是支撑智能化抽采的基础,直接影响瓦斯抽采效果,因而瓦斯参数监测方法是限制瓦斯智能抽采发展的重要技术瓶颈。对现有瓦斯智能抽采方法的工作原理和特点进行总结,分析了不同类型瓦斯智能抽采方法的抽采参数监测技术,得出目前瓦斯抽采参数监测技术存在的问题在于无法对抽采信息进行实时精确采集。未来瓦斯智能抽采方法的发展方向是实现瓦斯的智能感知和分析,从而实现对外部环境及抽采参数实时精准监测,并且能够快速处理数据得出最优的决策方案;未来瓦斯抽采参数监测的关键技术在于抽采过程中瓦斯多钻孔原位监测,为智能瓦斯抽采提供数据支撑,以达到安全、经济抽采。

瓦斯智能抽采监控装备及技术研究

为了提高我国煤层抽采效率低、利用率不高以及人工劳动强度大、人工成本高的情况,研究了一套能远程监控煤层气开采的智能装备。该装置能远程监控瓦斯抽采浓度与流量变化,并且能及时检测到其他相关危险因素的参数变化,并在某矿进行了现场应用。结果表明,该装备监测系数准确,采集信息完整,能够很好地对事故进行隐患排查和预判断,保证了安全生产和经济运行,实现了智能化控制。

瓦斯智能抽采与联动装置设计

针对煤矿瓦斯抽采过程中存在的效率低、智能化控制薄弱等现状,以瓦斯智能抽采的原理为依据,设计了瓦斯智能抽采与联动装置。该装置将煤矿开采中的常见的工况条件问题,如:区域温度高、纯量和浓度较低等一系列安全隐患为目标问题,实时监测参数变化情况,调节相应阀门开度,解决了抽采过程中出现的安全问题,实现高效抽采。

矿井瓦斯智能化抽采发展现状

煤矿瓦斯抽采是减少矿井风排出瓦斯量、防治瓦斯灾害的治本措施,而智能化瓦斯抽采是未来瓦斯抽采发展的必然趋势。当前我国矿井瓦斯抽采设备的智能化程度还不高,总体上还处在初级阶段。如何在矿井瓦斯抽采中实现信息化、自动化、智能化是一个亟待解决的问题。根据矿井瓦斯抽采实际,探讨了瓦斯智能化抽采的原理,围绕瓦斯地质智能勘探、抽采钻孔智能设计、智能钻机、智能抽采系统等方面对矿井瓦斯智能化抽采技术的发展现状进行了梳理,可为矿井瓦斯智能化抽采建设提供参考。

瓦斯智能抽采发展探讨

分析了瓦斯抽采近年来的发展趋势,总结出智能抽采思路:通过抽采监控信号的采集,分析抽采系统所处的状态,预判所要发生的事故,采取相应措施,减少事故发生率降低损失,同时根据抽采浓度、抽采流量、抽采负压等参数,判断抽采的经济性和合理性,由此实现抽采系统的智能化,达到安全、经济、高效抽采。

煤层气智能抽采与联动装置

针对煤层气抽采节能效率较低以及盲目抽采造成的自燃发火问题和其他相关问题,提出智能抽采与联动装置的研究。本装置监测事故的相关参数,通过参数的变化得知事故的发展状态,当达到事故临界点时,采取抑制事故的技术手段,开启或关闭相关设备,使抽采系统达到安全运行;同时,根据煤层气抽采的浓度和流量指标,以及矿井煤层气涌出情况,评价煤层气抽采的情况,当抽采效率过低时,变频装置减小频率或者关闭相应分支路,保证抽采系统经济、高效运行。

基于多信息融合的智能化煤层气抽采及输送系统设计

针对煤炭资源的开采过程中煤层气抽采及输送中存在的问题,设计了基于多信息融合的智能化煤层气抽采及输送系统。首先构建井下煤层气的高效抽采子系统,然后构建了井下煤层气的安全输送子系统,最后构建了抽采泵的智能化变频调控子系统,最终实现了基于多信息融合的智能化煤层气抽采及输送系统。该系统最大程度地提高瓦斯抽采率,加快煤矿瓦斯抽采达标进程,降低瓦斯灾害事故的发生,促进煤炭的安全高效开采,满足国家中长期能源战略发展的战略要求的目的。

在线式区域瓦斯智能控制技术

铁法矿区随着开采规模的逐年增加和采深的延伸,封闭采空区日益增多,并呈现出立体网格化、矿压影响大的特征,密闭瓦斯涌出控制已成为制约生产能力、威胁安全的不可忽视的隐患。通过对封闭采空区气体组分分析了密闭的“呼吸”形态,基于现有安全监控系统网络建立了以瓦斯浓度和相对压力双重参数的多源感知、逻辑自动调控的采空区瓦斯的智能抽采系统,实现了远程与近地双重控制互补功能,提升控制系统的鲁棒性。通过多源感知数据分析研判,实现区域瓦斯涌出来源的智能研判与瓦斯涌出源干预控制,针对邻空采场创新了一项邻空封闭区瓦斯智能抽采模式。

A research on an energy-saving software for pumping units based on FNN intelligent control

An energy-saving scheme for pumping units via intermission start-stop performance is proposed. Because of the complexity of the oil extraction process, Fuzzy Neural Network (FNN) intelligent control is adopted. The structure of the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy neural network model is introduced and modified. FNNs are trained with sample information from oil fields and expert knowledge. Finally, pumping unit energy-saving FNN software, which cuts down power costs substantially, is presented.