一种智能水仓防淤系统的制作方法

1.本实用新型涉及井下排水技术领域，尤其涉及一种智能水仓防淤系统。


背景技术：

2.矿井井下水仓是矿井排水系统中不可缺少的一部分，是低于矿井各开采水平的巷道。随着矿井开采深度增大，涌水量增多，大量涌水携带固体颗粒进入水仓，矿井涌水中固体污染物含量非常高，矿井涌水经排水沟排至水仓，水中的固体污染物在水仓内沉淀、堆积，影响水仓的容量，进而影响井下作业安全。
3.在生产上需要定期对水仓淤泥进行清理。目前，矿井井下水仓的清理一般采用定期清淤，其时间间隔长则一年、短则每月。传统的水仓清淤通常为人工清淤，即采用铁锹、铁勺、手推车等工具将淤泥自水仓底部铲起并装入车辆后运输提升至地面。井下水仓环境恶劣、空间狭窄，由于淤积物含水率高，搅动后往往变成流体或半流体，用传统的铁锹铲、水桶刮清仓方式劳动强度大、清理效率低。而且水仓断面有限，不可能安排许多人同时作业，因此作业效率低、劳动强度大，清仓周期长。
4.近年来，人们不断进行技术创新和科研攻关，取得了较大进展，研究、开发、制造了各种机械清挖水仓的方法和工具，提高了清理的速度，但此类方法和工具采用的仍为先沉积再清理的方式，实际应用中存在故障率高的问题。矿井井下水仓清理的技术难题至今没有得到根本解决，仍然是困扰矿井安全生产的重大制约因素。


技术实现要素：

5.针对上述技术中存在的矿井井下水仓清理作业效率低、清仓周期长的技术问题，本实用新型提出了一种智能水仓防淤系统。本实用新型提供的智能水仓防淤系统结构简单、造价低廉、设备故障率低、系统安全性、稳定性高。
6.本实用新型提出了一种智能水仓防淤系统，包括：
7.真空设备硐室，所述真空设备硐室内部设置抽真空装置、真空管道和控制系统，所述真空管道的一端连接所述抽真空装置；
8.存水室，所述真空管道远离所述抽真空装置的一端连接所述存水室，所述存水室顶部设置真空隔膜阀和浮球液位开关；
9.至少两个水仓，所述水仓内设置射流器和液位变送器，所述液位变送器用于测量所述水仓内液面高度；
10.真空冲洗存水弯。
11.在一些实施例中，所述水仓和所述存水室之间设置存水室隔墙，所述存水室隔墙底部设置水封坡，所述存水室隔墙与所述水封坡构成所述真空冲洗存水弯。
12.在一些实施例中，所述控制系统包括真空冲洗控制系统和射流器冲洗控制系统。
13.在一些实施例中，所述液位变送器同时与所述真空冲洗控制系统和所述射流器冲洗控制系统电连接。
14.在一些实施例中，所述抽真空装置、所述真空隔膜阀、所述浮球液位开关均与所述真空冲洗控制系统电连接，所述射流器与所述射流器冲洗控制系统电连接。
15.在一些实施例中，所述水仓底部朝向吸水井方向为下坡。
16.在一些实施例中，所述抽真空装置为真空泵，所述液位变送器为超声波液位计或雷达液位计。
17.相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：
18.本实用新型提供的智能水仓防淤系统通过真空冲洗和射流冲洗降低了水仓中固体污染物淤积的可能性，延长了清仓周期，智能化的控制系统降低了劳动强度，提高了作业的安全性。
19.本实用新型提供的智能水仓防淤系统具有结构简单、造价低廉、设备故障率低、系统安全性高、稳定性高的优点。
附图说明
20.本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为本实用新型提供的智能水仓防淤系统的平面示意图；
22.图2为本实用新型提供的智能水仓防淤系统的剖面示意图；
23.图3为本实用新型提供的真空冲洗防淤流程图；
24.图4为本实用新型提供的射流冲洗防淤流程图。
25.附图标记说明：
26.真空设备硐室1、抽真空装置101、真空管道102、控制系统103；
27.存水室2、真空隔膜阀201、浮球液位开关202；
28.真空冲洗存水弯3、存水室隔墙301、水封坡302；
29.水仓4、射流器401、液位变送器402。
具体实施方式
30.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
31.下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的智能水仓防淤系统。
32.如图1-4所示，本实用新型的智能水仓防淤系统，包括：真空设备硐室1、存水室2、水仓4和真空冲洗存水弯3。
33.在一些实施例中，真空设备硐室1内部设置抽真空装置101、真空管道102和控制系统103。
34.在一些实施例中，抽真空装置101可以为真空泵，但不限于真空泵。
35.在一些实施例中，控制系统103控制抽真空装置101的启闭。控制系统103的下位机为plc，上位机为pc。可以理解的是，控制系统103除控制本实用新型涉及的防淤系统的各装置外，还与水文监测系统、井下排水系统、水处理系统连接以协同控制。
36.在一些实施例中，控制系统103包括真空冲洗控制系统和射流器冲洗控制系统。可以理解的是，真空冲洗控制系统用于连接控制与真空冲洗作业相关的装置，射流器冲洗控制系统用于连接控制与射流冲洗作业相关的装置。
37.在一些实施例中，液位变送器402同时与真空冲洗控制系统和射流器冲洗控制系统电连接，抽真空装置101、真空隔膜阀201、浮球液位开关202均与真空冲洗控制系统电连接，射流器401与射流器冲洗控制系统电连接。其中，浮球液位开关202通过与真空冲洗控制系统电连接控制抽真空装置101的关闭；液位变送器402通过与真空冲洗控制系统电连接控制抽真空装置101的开启和真空隔膜阀201的启闭；液位变送器402通过与射流器冲洗控制系统电连接控制射流器401的启闭。
38.在一些实施例中，真空管道102的一端连接抽真空装置101，真空管道102远离抽真空装置101的一端连接存水室2，即抽真空装置101通过真空管道102连接存水室2。可以理解的是，抽真空装置101开启时，存水室2顶部形成真空区，水流经真空冲洗存水弯3流入存水室2以完成蓄水。
39.存水室2的顶部设置真空隔膜阀201和浮球液位开关202。另外，真空管道102也是连接到存水室2的顶部，这样使得在抽真空装置101开启时，存水室2顶部形成真空区。真空隔膜阀201的启闭受控制系统103的控制，浮球液位开关202通过与控制系统103的连接控制抽真空装置101的关闭。存水室2的作用是为真空冲洗作业蓄水。
40.具体为，真空隔膜阀201、浮球液位开关202均与真空冲洗控制系统电连接，浮球液位开关202通过与真空冲洗控制系统电连接控制抽真空装置101的关闭。液位变送器402通过与真空冲洗控制系统电连接控制真空隔膜阀201的启闭，可以理解的是，当水仓4液位达到真空冲洗液位时，液位变送器402将液位数据传输到真空冲洗控制系统，真空冲洗控制系统控制真空隔膜阀201开启，对水仓4进行真空冲洗作业。
41.在一些实施例中，至少设置两个水仓4。水仓4内设置射流器401和液位变送器402，液位变送器402用于实时测量水仓4内液面高度。水仓4连接排水泵房吸水井，当对水仓4进行冲洗时，污水从水仓4流向吸水井。水仓4底部朝向吸水井方向为下坡，该设计使得水仓4冲洗的效果更佳。
42.射流器401为气液两相射流，具有混合搅拌模式、远距离射流冲洗模式和底部冲洗模式，在射流器401进行冲洗作业时，根据不同的液位选择合适的工作模式。射流器401在进行冲洗作业时，液相流可以直接采用水仓4中的水。气液两相射流器的工作模式及工作原理此处不再赘述。
43.在一些实施例中，液位变送器402为超声波液位计或雷达液位计。可以理解的是，液位变送器402还可以为其他合适的液位计，只要能够实时监测水仓4内的液位即可。
44.液位变送器402通过与射流器冲洗控制系统电连接控制射流器401的启闭。可以理解的是，液位变送器402将液位数据传输到射流器冲洗控制系统，射流器冲洗控制系统根据液位数据控制射流器401的启闭。
45.在一些实施例中，真空冲洗存水弯3由存水室隔墙301与水封坡302组合而成。当水仓4内液位下降至水封坡302顶端时，形成水封，存水室2内液位不再下降。存水室隔墙301设置在水仓4和存水室2之间，存水室隔墙301底部设置水封坡302。在一些实施例中，存水室隔墙301为钢筋混凝土隔墙，水封坡302为混凝土水封坡，存水室隔墙301与水封坡302共同构
成真空冲洗存水弯3。
46.在一些实施例中，真空冲洗和射流器冲洗可以进行协同冲洗作业或独立冲洗作业。
47.协同冲洗作业时，智能水仓防淤系统的防淤方法包括以下步骤：
48.水仓4进水，液位变送器402开始进行连续液位监测；
49.水仓4液位上升至真空蓄水液位时，抽真空装置101开启，其中，优选地，真空蓄水液位为高于水封坡0.2-0.3m的液位，该蓄水液位高度的设置使得存水室2完成蓄水时，水仓4中还有剩余水；
50.浮球液位开关202检测到存水室2液位达到设定液位时，抽真空装置101关闭，此时存水室2蓄水完成，其中，设定液位为存水室2的存水液位，该液位接近存水室2顶部，使得存水室2具有足够的蓄水以完成后续真空冲洗作业；
51.水仓4液位上升至启泵液位时，向井下排水系统发出启泵信号，可以理解的是，水仓4连接井下排水系统的排水泵吸水井，启泵液位由井下排水系统设定；
52.水仓4液位下降至高液位时，射流器401以混合搅拌模式运行，其中，优选地，高液位为2-3m；
53.水仓4液位下降至低液位时，射流器401以远距离射流冲洗模式运行，其中，优选地，低液位为0.3-1m；
54.水仓4液位下降至水封坡顶时，存水室隔墙301与水封坡302形成水封；
55.水仓4液位下降至真空冲洗液位时，真空隔膜阀201开启，冲洗水仓4，可以理解的是，真空冲洗液位为低于水封坡302高度的液位；
56.水仓4液位下降至超低液位时，射流器401以底部冲洗模式运行，可以理解的是，超低液位由射流器401可以工作的最低液位确定，优选地，超低液位为比射流器401可以工作的最低液位高出0.1-0.2m的液位，另外，真空冲洗液位和超低液位可以为同一液位；
57.水仓4液位下降至停泵液位时，向井下排水系统发出停泵信号，同时真空隔膜阀201、射流器401关闭，其中，停泵液位由井下排水系统设定；
58.重复上述步骤完成多个水仓4的冲洗。
59.其中，各步骤涉及的各个液位均可以根据实际情况进行调节。
60.采用真空冲洗进行独立冲洗作业时，其流程图如图3所示，包括以下步骤：
61.水仓4进水，液位变送器402开始进行连续液位监测；
62.水仓4液位上升至真空蓄水液位时，抽真空装置101开启，抽真空装置101为真空泵，其中，优选地，真空蓄水液位为高于水封坡0.2-0.3m的液位，该蓄水液位高度的设置使得存水室2完成蓄水时，水仓4中还有剩余水；
63.浮球液位开关202检测到存水室2液位达到设定液位时，抽真空装置101关闭，此时存水室2蓄水完成，其中，设定液位为存水室2的存水液位，该液位接近存水室2顶部，使得存水室2具有足够的蓄水以完成后续真空冲洗作业；
64.水仓4液位上升至启泵液位时，向井下排水系统发出启泵信号，可以理解的是，水仓4连接井下排水系统的排水泵吸水井，启泵液位由井下排水系统设定；
65.水仓4液位下降至真空冲洗液位时，真空隔膜阀201开启，冲洗水仓4，可以理解的是，真空冲洗液位为低于水封坡302高度的液位；
66.水仓4液位下降至停泵液位时，向井下排水系统发出停泵信号，同时真空隔膜阀201关闭，其中，停泵液位由井下排水系统设定。
67.其中，各步骤涉及的各个液位均可以根据实际情况进行调节。
68.采用射流冲洗进行独立冲洗作业时，其流程图如图4所示，包括以下步骤：
69.水仓4进水，液位变送器402开始进行连续液位监测；
70.水仓4液位上升至启泵液位时，向井下排水系统发出启泵信号，可以理解的是，水仓4连接井下排水系统的排水泵吸水井，启泵液位由井下排水系统设定；
71.水仓4液位下降至高液位时，射流器401以混合搅拌模式运行，其中，优选地，高液位为2-3m；
72.水仓4液位下降至低液位时，射流器401以远距离射流冲洗模式运行，其中，优选地，低液位为0.3-1m；
73.水仓4液位下降至超低液位时，射流器401以底部冲洗模式运行，可以理解的是，超低液位由射流器401可以工作的最低液位确定，优选地，超低液位为比射流器401可以工作的最低液位高出0.1-0.2m的液位；
74.水仓4液位下降至停泵液位时，向井下排水系统发出停泵信号，同时射流器401关闭，其中，停泵液位由井下排水系统设定。
75.其中，各步骤涉及的各个液位均可以根据实际情况进行调节。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述可以针对不同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
77.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
78.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。