瓦斯抽放漏點(diǎn)檢測(cè)理論與應(yīng)用

【摘要】本文介紹了瓦斯綜合抽放測(cè)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)對(duì)瓦斯綜合抽放測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布進(jìn)行了研究。瓦斯綜合抽放測(cè)控系統(tǒng)由測(cè)控終端系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)系統(tǒng)和測(cè)控中心系統(tǒng)構(gòu)成：測(cè)控終端利用多路轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路模擬信號(hào)的快速采集，利用觸摸屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)信號(hào)的顯示，利用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大容量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，利用PLC控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)控終端報(bào)警器的控制。

【關(guān)鍵詞】煤礦瓦斯抽放；監(jiān)控系統(tǒng)；抽放參數(shù)

瓦斯抽放主管路漏點(diǎn)檢測(cè)理論研究。主管路只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，抽放時(shí)負(fù)壓從氣體出口到入口由于沿程阻力損失成線性上升。出現(xiàn)泄漏時(shí)漏點(diǎn)處空氣混入，首先會(huì)造成入口和出口兩端流量差值較大，其次是漏點(diǎn)前后氣體密度不同，泄漏前的沿程負(fù)壓曲線就會(huì)發(fā)生變化。但漏點(diǎn)前后兩段管道在漏點(diǎn)處具有相同的負(fù)壓，根據(jù)壓力梯度曲線模型，將管道微分，每一小段可以認(rèn)為是不可壓縮的一維定長(zhǎng)流動(dòng)。漏點(diǎn)監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)。對(duì)與泄漏的判斷，泄漏捕捉既要迅速，也要準(zhǔn)確，否則會(huì)因?yàn)檎`判而造成人員物資的浪費(fèi)。所以在判斷漏點(diǎn)時(shí)，主要是依據(jù)出入口流量情況，在出入口流量差值突然增大到2m3以上時(shí)，再觀察出口和入口的負(fù)壓，如果發(fā)生泄漏，兩端負(fù)壓會(huì)有明顯的下降。但傳感器抖動(dòng)等因素依然可能造成誤判，故在捕捉到第一個(gè)泄漏信號(hào)時(shí)，沒(méi)有立即報(bào)警，而是記錄報(bào)警次數(shù)。在第二秒時(shí)重新判斷，若此時(shí)負(fù)壓或者流量差有任意一條恢復(fù)，則記錄次數(shù)清零，認(rèn)為傳感器抖動(dòng)造成誤判。只有連續(xù)記錄泄漏超過(guò)5次（即5秒）后判斷泄漏，在主界面報(bào)警，泄漏報(bào)警指示燈由灰色變成紅色，并調(diào)入漏點(diǎn)計(jì)算程序。利用VB編寫瓦斯抽放漏點(diǎn)檢測(cè)VB程序。首先要讀入泄漏后已經(jīng)穩(wěn)定時(shí)的出入口負(fù)壓、流量和溫度，并根據(jù)流量值計(jì)算此時(shí)管道雷諾數(shù)和摩擦系數(shù)λ，以上參數(shù)都為固定值。主管道在兩個(gè)壓力變送器之間的實(shí)際距離38.4m，采用微元法計(jì)算，所以將主管道分為0.2m一段的微元管段，共192段（因?yàn)檗D(zhuǎn)彎處兩個(gè)彎頭之間的連接直管小段長(zhǎng)20cm，以0.2m一段方便計(jì)算）。建立兩個(gè)雙整形數(shù)組p1（192）和p2（192）用于存放推算的各管段入口負(fù)壓值，其中p1（0）和p2（0）存放的是報(bào)警時(shí)入口和出口壓力傳感器10秒平均值。而后進(jìn)入FOR循環(huán)遞推計(jì)算，根據(jù)上一段的負(fù)壓和起始溫度可以計(jì)算下一段的空氣密度ρ值，而后計(jì)算0.2m長(zhǎng)的管段的阻力損失，而后用上一段入口負(fù)壓值加上本段沿程阻力損失即可得到本段入口負(fù)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(jīng)過(guò)彎頭時(shí)還要加上彎頭局部損失和重力勢(shì)能損失（管道分兩層），每段計(jì)算完成還要將微元管段負(fù)壓值寫入Excel表以便作圖。192段全部計(jì)算結(jié)束后，就要計(jì)算兩條壓力梯度曲線交點(diǎn)。入口壓力梯度曲線是負(fù)壓在不斷增加，而出口壓力梯度曲線是負(fù)壓在減少，所以應(yīng)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(zhǎng)趨勢(shì)。而由于計(jì)算抽樣點(diǎn)為離散非連續(xù)，所以只能將兩條曲線相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)一對(duì)一對(duì)計(jì)算差值，記錄其中差值絕對(duì)值的最小值和此時(shí)的距離坐標(biāo)值。用距離坐標(biāo)值乘以0.2即為泄漏距離。計(jì)算結(jié)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(diǎn)修復(fù)，則流量差值減小，5秒消除抖動(dòng)判斷后，泄漏指示燈變灰色，泄漏距離顯示消失，修復(fù)消除抖動(dòng)方法和泄漏判斷相同。程序編寫完成后，分別打開漏點(diǎn)2小球閥和漏點(diǎn)4小球閥進(jìn)行泄漏報(bào)警定位實(shí)驗(yàn)。

研究展望：

（1）軟件和硬件的設(shè)計(jì)有待于進(jìn)一步完善，可以充分發(fā)揮軟件功能，進(jìn)一步減少硬件系統(tǒng)的開支，節(jié)約建設(shè)成本。（2）該系統(tǒng)目前設(shè)計(jì)以監(jiān)測(cè)為主，控制為輔，可針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加強(qiáng)控制端的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與人為控制的完美結(jié)合。（3）從瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史來(lái)看，瓦斯抽放監(jiān)測(cè)從整個(gè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中剝離獨(dú)立研究，豐富功能，但最終還是要并入安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中去。

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