一种用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置及方法
技术领域
本发明涉及矿浆输送领域，特别是涉及一种用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置及方法。
背景技术
在煤炭、矿业、钢铁等工业生产中，采用多级泵站的形式，对生产中的矿浆或浆体等进行长距离管道输送，是一种较为环保经济的液态物体输送方式。
现有技术中，根据输送工艺要求，长距离矿浆管道将会泵站之间进行连管或断开输送操作，传统上，为保护管道低压系统的设备，需要将两个泵站设备停机，并切换好连管或断开输送阀门后，再启动泵站设备，此操作方法导致泵站设备以及矿浆管道带浆停机，影响管道的安全运行。
目前，通过工艺技术改造，不断提升操作技能，优化操作方法，现已实现在泵站设备不停机的情况下，在泵站之间进行连管或断开输送，即保障管道输送不停机影响生产，又降低矿浆管道带浆停机的风险。但是，“矿浆管道输送模式切换”在工业生产特别是在铁精矿矿浆输送过程中操作频繁且极其重要的操作工艺。在实际使用当中还存在以下缺陷：
当上级泵站水推浆的浆尾到达本站，且搅拌槽内矿浆输送完毕，切换水推浆时，为了节能降耗，减少备品备件的消耗，需将上级泵站与本站增压泵切换为连管输送模式，具体操作步骤(如附图1所示)：关闭第二高压球阀102，在关闭第二高压球阀102的同时打开第一高压球阀101，再关闭第三高压球阀103，由于喂料泵10出口的出浆管道2和上级泵站与增压泵之间直接连接的高压管道内的流量大于增压泵的入口流量，导致喂料泵4出口的出浆管道2内的压力过高，而出浆管道2本身属于低压管道，使得整个管道系统特别是出浆管道2产生急剧震动、压强大幅度波动的情况，最终使该低压管道系统的设备(如喂料泵出口阀门204、喂料泵10、增压泵和泄压管道1等)易损部件损坏(常见易损部件有叶轮、蜗壳、衬板等)，不但缩短了其使用寿命，而且严重地可能造成安全事故，危害极大。
发明内容
本发明的目的在于；针对现有技术的缺点和不足，提出一种用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置及方法，采用在出浆管道位置加设连接泄压保护装置，对低压管道内形成的高压进行适时泄压，保证了输送系统的正常运行，同时设计相关控制器、检测器及告警器等设备对泄压保护装置内的部件进行监控，避免了泄压保护装置自身故障造成不能及时泄压而发生事故的情况。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置，包括泄压管道、压力安全阀、压力检测器、流量检测器、电控阀门、PLC控制器、超高压告警器、泄漏告警器，以及连接于矿浆管道输送系统的喂料泵与增压泵之间的出浆管道；
所述泄压管道入口端封闭连接在出浆管道上、出口端接入矿浆管道输送系统的搅拌槽内，所述电控阀门、流量检测器、压力安全阀依次设置在泄压管道内，所述电控阀门、流量检测器位于靠近泄压管道的入口端，所述压力检测器设置在出浆管道内；
所述PLC控制器、超高压告警器、泄漏告警器设置在泄压管道附近，所述PLC控制器电路连接矿浆管道输送控制管理中心、压力安全阀、压力检测器、流量检测器、电控阀门、超高压告警器、泄漏告警器。
本方案是在现有长距离的矿浆管道输送系统中，对压力变化最大的出浆管道增加泄压保护装置，减少因管道内瞬间形成的高压对管道低压系统的设备(如阀门、喂料泵及管道等)造成的损坏。在进行泄压保护的同时，也考虑到泄压保护装置自身的泄压管道、压力安全阀发生损坏失灵、堵塞不通或破坏泄漏等情况发生时，不能起到应有的保护作用，因此在设计中也增加了流量检测器、PLC控制器、超高压告警器、泄漏告警器等部件，用于对保护装置自身进行监控管理，确保保护装置百分百起到泄压保护低压系统设备的作用。
进一步地，所述压力安全阀设定泄压阈值；所述出浆管道内的压力大于所述泄压阈值时，压力安全阀打开泄压，否则压力安全阀处于关闭状态。
进一步地，所述电控阀门由PLC控制器控制开与关且在使用中为常开状态。
设定电控阀门的主要目的是在压力安全阀或泄压管道等发生故障时，关闭泄压管道的入口，便于进行维修维护，因此电控阀门在正常使用当中均为打开状态。
进一步地，所述PLC控制器将压力检测器、流量检测器的检测数据适时传输给矿浆管道输送控制管理中心，并对电控阀门、超高压告警器、泄漏告警器的开启或关闭进行控制。
上述步骤中，PLC控制器作为泄压保护装置的控制中心，主要是对泄压保护装置的相关部件进行管理控制，负责读取数据、传输信息及对有关数据进行分析判断，形成控制指令。并且PLC控制器与矿浆管道输送控制管理中心连接，形成对整个矿浆管道输送系统的协调管控，使得矿浆管道输送系统的运行更加可靠稳定。
进一步地，所述超高压告警器包括红色闪烁指示灯、告警扬声器，泄漏告警器包括黄色闪烁指示灯、告警扬声器。
进一步地，所述压力安全阀的泄压阈值为0.28MPa。
上述中，根据矿浆管道输送低压系统的设备的不同要求，可以选用市场上具有不同泄压阈值的压力安全阀进行安装使用。
本方案还提供了一种如前所述用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置的保护方法，当矿浆管道输送系统开启运行时，对矿浆管道输送低压系统设备进行保护的步骤如下：
S1：所述压力检测器检测到出浆管道内的压力大于压力安全阀的泄压阈值时，压力安全阀自动打开进行泄压，矿浆经泄压管道流入搅拌槽进行回收，如果出浆管道内的压力通过泄压逐步回落到小于压力安全阀的泄压阈值时，压力安全阀自动关闭；
S2：如果步骤S1中压力检测器检测到出浆管道内的压力大于压力安全阀的泄压阈值后，其压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势时，停止矿浆输送作业，对保护装置进行检修；
S3：在未实施步骤S1进行泄压的情况下，如果所述出浆管道内的压力小于压力安全阀的泄压阈值，所述流量检测器检测到泄压管道内的矿浆在持续流动时，关闭电控阀门，对保护装置进行检修。
进一步地，所述步骤S2中出浆管道内的压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势时的具体处理流程如下：
S2.1：由PLC控制器控制超高压告警器发出红色闪烁灯光和声音进行告警；
S2.2：在实施S2.1步骤的同时，PLC控制器向矿浆管道输送系统发出停止矿浆输送作业的请求，矿浆管道输送系统及时控制相关设备停止矿浆输送作业；
S2.3：PLC控制器向电控阀门发出指令，关闭电控阀门；
S2.4：工作人员到达现场，对压力安全阀进行检查，判断是否损坏失灵或堵塞不通，并进行相应的维修维护；
S2.5：重启矿浆管道输送系统，PLC控制器控制电控阀门打开，保护装置正常运行。
进一步地，所述步骤S3中流量检测器检测到泄压管道内的矿浆在持续流动时的具体处理流程如下：
S3.1：所述PLC控制器判断流量检测器测得的流量值持续大于0时，PLC控制器控制泄漏告警器发出黄色闪烁灯光和声音进行告警；
S3.2：PLC控制器向电控阀门发出指令，关闭电控阀门；
S3.3：工作人员到达现场，对所述保护装置进行检查，判断压力安全阀是否损坏泄漏、泄压管道是否密封不好或破损泄漏，并进行相应的维修维护；
S3.4：工作人员通过PLC控制器人工启动打开电控阀门，保护装置正常运行。
上述保护方法中，由于出浆管道内的压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势是一个时间过程，因此在实际使用当中，我们可以设定这一时间过程的值(可简称为：判断时限值)，当这一过程大于判断时限值时，才能进入相应的处理流程，比如，判断时限值设定为5分钟，当出浆管道内的压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势的持续时间大于5分钟，即进入相应的处理流程。
此外，针对压力安全阀损坏泄漏、泄压管道密封不好或破损泄漏的情况，由于在正常情况下泄压管道内的矿浆是不流动的，但也不排除在矿浆管道输送系统启动或暂停时，出浆管道的涌流会影响到泄压管道内的矿浆暂时有流动，因此在实际使用当中，我们可以设定一个流量检测器测得的流量值持续时间值(可简称为：流量时限值)，当泄压管道内的矿浆持续流动时间大于流量时限值时，才能进入相应的处理流程，比如，流量时限值设定为30分钟，当泄压管道内的矿浆持续流动时间30分钟时(即测得的流量值大于0的时间大于30分钟)，即进入相应的处理流程。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1.通过采用压力安全阀，对低压管道内超过其泄压阈值的高压矿浆进行适时泄压，避免了矿浆管道系统压力大幅波动而产生剧烈震动，造成管道低压系统设备的损坏，提高了低压系统设备的使用寿命，防止了安全事故的发生；
2.通过设计相关控制器、检测器及告警器等设备对泄压保护装置内的部件进行监控，避免了泄压保护装置自身故障造成不能及时泄压而发生事故的情况，提高了泄压保护装置的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为一种用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置的结构示意图；
图2为一种用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置的连接示意图。
图中标记：1-泄压管道，2-出浆管道，3-压力安全阀，4-压力检测器，5-流量检测器，6-电控阀门，7-PLC控制器，8-超高压告警器，9-泄漏告警器，10-喂料泵，101-第一高压球阀，102-第二高压球阀，103第三高压球阀，201-输矿阀门，202-输水阀门，203-喂料泵入口阀门，204-喂料泵出口阀门，205-进水阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1和图2所示，一种用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置，包括泄压管道1、压力安全阀3、压力检测器4、流量检测器5、电控阀门6、PLC控制器7、超高压告警器8、泄漏告警器9，以及连接于矿浆管道输送系统的喂料泵10与增压泵之间的出浆管道2；
所述泄压管道1入口端封闭连接在出浆管道2上、出口端接入矿浆管道输送系统的搅拌槽内，所述电控阀门6、流量检测器5、压力安全阀3依次设置在泄压管道1内，所述电控阀门6、流量检测器5位于靠近泄压管道1的入口端，所述压力检测器4设置在出浆管道2内；
所述PLC控制器7、超高压告警器8、泄漏告警器9设置在泄压管道1附近，所述PLC控制器7电路连接矿浆管道输送控制管理中心、压力安全阀3、压力检测器4、流量检测器5、电控阀门6、超高压告警器8、泄漏告警器9。
本方案是在现有长距离的矿浆管道输送系统中，对压力变化最大的出浆管道2增加泄压保护装置，减少因管道内瞬间形成的高压对管道低压系统的设备(如阀门、喂料泵及管道等)造成的损坏。在进行泄压保护的同时，也考虑到泄压保护装置自身的泄压管道1、压力安全阀3发生损坏失灵、堵塞不通或破坏泄漏等情况发生时，不能起到应有的保护作用，因此在设计中也增加了流量检测器5、PLC控制器7、超高压告警器8、泄漏告警器9等部件，用于对保护装置自身进行监控管理，确保保护装置百分百起到泄压保护低压系统设备的作用。
实施例2
如图1和图2所示，在实施例1的基础上，进一步地，所述压力安全阀3设定泄压阈值；所述出浆管道2内的压力大于所述泄压阈值时，压力安全阀3打开泄压，否则压力安全阀3处于关闭状态。
进一步地，所述电控阀门6由PLC控制器7控制开与关且在使用中为常开状态。
设定电控阀门6的主要目的是在压力安全阀3或泄压管道1等发生故障时，关闭泄压管道1的入口，便于进行维修维护，因此电控阀门6在正常使用当中均为打开状态。
进一步地，所述PLC控制器7将压力检测器4、流量检测器5的检测数据适时传输给矿浆管道输送控制管理中心，并对电控阀门6、超高压告警器8、泄漏告警器9的开启或关闭进行控制。
上述步骤中，PLC控制器7作为泄压保护装置的控制中心，主要是对泄压保护装置的相关部件进行管理控制，负责读取数据、传输信息及对有关数据进行分析判断，形成控制指令。并且PLC控制器7与矿浆管道输送控制管理中心连接，形成对整个矿浆管道输送系统的协调管控，使得矿浆管道输送系统的运行更加可靠稳定。
进一步地，所述超高压告警器8包括红色闪烁指示灯、告警扬声器，泄漏告警器9包括黄色闪烁指示灯、告警扬声器。
进一步地，所述压力安全阀3的泄压阈值为0.28MPa。
上述中，根据矿浆管道输送低压系统的设备的不同要求，可以选用市场上具有不同泄压阈值的压力安全阀3进行安装使用。
实施例3
如图1和图2所示，在实施例1和实施例2的基础上，本方案还提供了一种如前所述用于矿浆管道输送低压系统设备的保护装置的保护方法，当矿浆管道输送系统开启运行时，对矿浆管道输送低压系统设备进行保护的步骤如下：
S1：所述压力检测器4检测到出浆管道2内的压力大于压力安全阀3的泄压阈值时，压力安全阀3自动打开进行泄压，矿浆经泄压管道1流入搅拌槽进行回收，如果出浆管道2内的压力通过泄压逐步回落到小于压力安全阀3的泄压阈值时，压力安全阀3自动关闭；
S2：如果步骤S1中压力检测器4检测到出浆管道2内的压力大于压力安全阀3的泄压阈值后，其压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势时，停止矿浆输送作业，对保护装置进行检修；
S3：在未实施步骤S1进行泄压的情况下，如果所述出浆管道2内的压力小于压力安全阀3的泄压阈值，所述流量检测器5检测到泄压管道1内的矿浆在持续流动时，关闭电控阀门6，对保护装置进行检修。
进一步地，所述步骤S2中出浆管道2内的压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势时的具体处理流程如下：
S2.1：由PLC控制器7控制超高压告警器8发出红色闪烁灯光和声音进行告警；
S2.2：在实施S2.1步骤的同时，PLC控制器7向矿浆管道输送系统发出停止矿浆输送作业的请求，矿浆管道输送系统及时控制相关设备停止矿浆输送作业；
S2.3：PLC控制器7向电控阀门6发出指令，关闭电控阀门6；
S2.4：工作人员到达现场，对压力安全阀3进行检查，判断是否损坏失灵或堵塞不通，并进行相应的维修维护；
S2.5：重启矿浆管道输送系统，PLC控制器7控制电控阀门6打开，保护装置正常运行。
进一步地，所述步骤S3中流量检测器5检测到泄压管道1内的矿浆在持续流动时的具体处理流程如下：
S3.1：所述PLC控制器7判断流量检测器5测得的流量值持续大于0时，PLC控制器7控制泄漏告警器9发出黄色闪烁灯光和声音进行告警；
S3.2：PLC控制器7向电控阀门6发出指令，关闭电控阀门6；
S3.3：工作人员到达现场，对所述保护装置进行检查，判断压力安全阀3是否损坏泄漏、泄压管道1是否密封不好或破损泄漏，并进行相应的维修维护；
S3.4：工作人员通过PLC控制器7人工启动打开电控阀门6，保护装置正常运行。
上述保护方法中，由于出浆管道2内的压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势是一个时间过程，因此在实际使用当中，我们可以设定这一时间过程的值(可简称为：判断时限值)，当这一过程大于判断时限值时，才能进入相应的处理流程，比如，判断时限值设定为5分钟，当出浆管道2内的压力持续升高至较高值且压力未呈现减少趋势的持续时间大于5分钟，即进入相应的处理流程。
此外，针对压力安全阀3损坏泄漏、泄压管道1密封不好或破损泄漏的情况，由于在正常情况下泄压管道1内的矿浆是不流动的，但也不排除在矿浆管道输送系统启动或暂停时，出浆管道2的涌流会影响到泄压管道1内的矿浆暂时有流动，因此在实际使用当中，我们可以设定一个流量检测器5测得的流量值持续时间值(可简称为：流量时限值)，当泄压管道1内的矿浆持续流动时间大于流量时限值时，才能进入相应的处理流程，比如，流量时限值设定为30分钟，当泄压管道1内的矿浆持续流动时间30分钟时(即测得的流量值大于0的时间大于30分钟)，即进入相应的处理流程。
需要注意的是，上述实施例1、2和3对矿浆进行管道输送低压系统设备的保护是基于长距离铁精矿浆管道输送当中，矿浆管道输送模式切换会在低压管道产生瞬间高压，造成低压系统设备损坏的情况，而长距离矿浆管道输送的工艺进一步说明如下：
1、管道输送介质为铁精矿的矿浆，上级泵站与增压泵断开输送时，第一高压球阀101关闭，进水阀门205关闭，第二高压球阀102、第三高压球阀103为常开状态，上级泵站的矿浆进入搅拌槽将矿浆搅拌均匀，通过打开输矿阀门201、关闭输水阀门202、打开喂料泵入口阀门203，打开喂料泵出口阀门204，启动喂料泵4，将搅拌均匀的矿浆输入增压泵，增压泵加压后将矿浆输送至下一级。
2、矿浆管道输送介质为水时，通过打开输水阀门202、关闭输矿阀门201、打开喂料泵入口阀门203，打开喂料泵出口阀门204，清水池的工艺水通过水泵输送至喂料泵10，喂料泵10再输送至增压泵，增压泵加压后将水输送至下一级。
3、矿浆管道输送模式切换时，分下列两种情形：
(1)浆切水，即在输送矿浆的情况下切换为输送水。阀门操作步骤：①清水池的工艺水通过水泵(图中未标)输送至输水阀门202；②输水阀门202由关闭状态改为打开状态；③输矿阀门201由打开状态改为关闭状态；④喂料泵入口阀门203、出口阀204仍保持打开状态。
(2)水切浆，即在输送水的情况下切换为输送矿浆。阀门操作步骤：①输矿阀门201由关闭状态改为打开状态；②输水阀门202由打开状态改为关闭状态；③喂料泵入口阀门203、出口阀204仍保持打开状态；④清水池的工艺水停止供应。
两种情形的切换过程，通过调整输矿阀门201、输水阀门202、喂料泵入口阀门203、喂料泵出口阀门204后，经喂料泵10输送至增压泵，增压泵加压后将水/矿浆输送至下一级泵站。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，皆应属于本发明的保护范围。
