瓦斯抽放漏點檢測理論與應用

【摘要】本文介紹了瓦斯綜合抽放測控系統的硬件構成和軟件實現，重點對瓦斯綜合抽放測控系統的數據存儲，數據處理和網絡發布進行了研究。瓦斯綜合抽放測控系統由測控終端系統、數據中轉系統和測控中心系統構成：測控終端利用多路轉換器實現了對多路模擬信號的快速采集，利用觸摸屏技術實現了對多個信號的顯示，利用工業以太網實現了對大容量數據的實時傳輸，利用PLC控制器實現了對測控終端報警器的控制。

【關鍵詞】煤礦瓦斯抽放；監控系統；抽放參數

瓦斯抽放主管路漏點檢測理論研究。主管路只有一個入口和一個出口，抽放時負壓從氣體出口到入口由于沿程阻力損失成線性上升。出現泄漏時漏點處空氣混入，首先會造成入口和出口兩端流量差值較大，其次是漏點前后氣體密度不同，泄漏前的沿程負壓曲線就會發生變化。但漏點前后兩段管道在漏點處具有相同的負壓，根據壓力梯度曲線模型，將管道微分，每一小段可以認為是不可壓縮的一維定長流動。漏點監測功能實現。對與泄漏的判斷，泄漏捕捉既要迅速，也要準確，否則會因為誤判而造成人員物資的浪費。所以在判斷漏點時，主要是依據出入口流量情況，在出入口流量差值突然增大到2m3以上時，再觀察出口和入口的負壓，如果發生泄漏，兩端負壓會有明顯的下降。但傳感器抖動等因素依然可能造成誤判，故在捕捉到第一個泄漏信號時，沒有立即報警，而是記錄報警次數。在第二秒時重新判斷，若此時負壓或者流量差有任意一條恢復，則記錄次數清零，認為傳感器抖動造成誤判。只有連續記錄泄漏超過5次（即5秒）后判斷泄漏，在主界面報警，泄漏報警指示燈由灰色變成紅色，并調入漏點計算程序。利用VB編寫瓦斯抽放漏點檢測VB程序。首先要讀入泄漏后已經穩定時的出入口負壓、流量和溫度，并根據流量值計算此時管道雷諾數和摩擦系數λ，以上參數都為固定值。主管道在兩個壓力變送器之間的實際距離38.4m，采用微元法計算，所以將主管道分為0.2m一段的微元管段，共192段（因為轉彎處兩個彎頭之間的連接直管小段長20cm，以0.2m一段方便計算）。建立兩個雙整形數組p1（192）和p2（192）用于存放推算的各管段入口負壓值，其中p1（0）和p2（0）存放的是報警時入口和出口壓力傳感器10秒平均值。而后進入FOR循環遞推計算，根據上一段的負壓和起始溫度可以計算下一段的空氣密度ρ值，而后計算0.2m長的管段的阻力損失，而后用上一段入口負壓值加上本段沿程阻力損失即可得到本段入口負壓值，程序如下：

ROU1=p1（i-1）*0.0034701/（t+273.15） ‘ROU1為入口管段氣體密度

mm1=ROU1*（（v2/1.824）^2）*nmt1*0.2/0.0507 ‘mm1為入口管段阻力損失

p1（i）=p1（i-1）+mm1

若是在經過彎頭時還要加上彎頭局部損失和重力勢能損失（管道分兩層），每段計算完成還要將微元管段負壓值寫入Excel表以便作圖。192段全部計算結束后，就要計算兩條壓力梯度曲線交點。入口壓力梯度曲線是負壓在不斷增加，而出口壓力梯度曲線是負壓在減少，所以應將其中一條曲線與另一條倒序比較，即讓兩條曲線趨同為增長趨勢。而由于計算抽樣點為離散非連續，所以只能將兩條曲線相對應的點一對一對計算差值，記錄其中差值絕對值的最小值和此時的距離坐標值。用距離坐標值乘以0.2即為泄漏距離。計算結束后，將泄漏距離在主界面泄漏指示燈旁邊顯示，并重新打開泄漏判斷程序，捕捉出入口流量差值。若管道漏點修復，則流量差值減小，5秒消除抖動判斷后，泄漏指示燈變灰色，泄漏距離顯示消失，修復消除抖動方法和泄漏判斷相同。程序編寫完成后，分別打開漏點2小球閥和漏點4小球閥進行泄漏報警定位實驗。

研究展望：

（1）軟件和硬件的設計有待于進一步完善，可以充分發揮軟件功能，進一步減少硬件系統的開支，節約建設成本。（2）該系統目前設計以監測為主，控制為輔，可針對現場實際加強控制端的設計，實現系統自動化監測與人為控制的完美結合。（3）從瓦斯抽放監控系統的發展歷史來看，瓦斯抽放監測從整個安全監測系統中剝離獨立研究，豐富功能，但最終還是要并入安全監測系統中去。

參考文獻

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