隔爆型變頻裝置在井下乳化液泵供電中的應用

趙萬忠 崔永光 許 奎

（1.淄博礦業集團有限責任公司，山東 淄博 255120；2.內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯017300；3.中煤科工集團 武漢設計研究院有限公司，湖北 武漢430064）

1 問題的提出

目前內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司巴彥高勒礦井采用的是BRW315/31.5 型乳化液泵站，配用電動機功率為315kW、電壓1140V。當工作面設備需要供液時，泵排出的高壓乳化液進入系統執行元件采面設備動作。當采面不需供液或需要供液流量較小系統壓力高于設定壓力時， 泵排出的乳化液經卸載閥和回液管返回到泵箱的儲液室，卸載閥內的單向閥關閉，高壓系統與卸載回路隔斷，系統維持在高壓狀態，處于空載運轉狀態。當采面液壓系統的液壓元件動作，液壓系統壓力下降至卸載閥的恢復壓力時，卸載閥切斷卸載回路，打開單向閥向液壓系統供液。 隨著綜采工作的安裝完成，液壓支架的推溜和移架等動作都是間歇性的，每次的工作時間極短，動作時間也不固定除在動作時間需要提供高壓液體外，其余多數時間液壓系統執行元件都處于靜止支撐狀態，不需要向系統供液。 但為了保證執行液壓元件隨時都能動作，乳化液泵站必須連續不間斷運轉。 傳統采用真空磁力啟動器控制的乳化液泵站不能根據液壓系統的實際需求量自動調整泵站的供液量，系統長期處于高壓大流量工作狀態，在工作面設備不需要高壓液體時,多余的液體只能通過卸載閥回流到乳化液箱，系統運轉磨擦產生的熱量使泵體溫度升高系統內密封件老化較快造成串液和漏液，電動機和泵體一直處于全速運行狀態加快了機械磨損，卸載閥頻繁開啟和關斷直接造成壽命較短，增加維修頻次和成本的投入。 電動機采用直接啟動方式，啟動電流為電動機額定電流的4～7 倍，對電網造成較大的沖擊，對電網容量的要求也較高。 啟動產生的振動和磨擦對泵體和閥門部件的損害極大。 當工作面不需要高壓液體時，電動機仍然以額定轉速運轉，泵站長期高負荷運行浪費了大量的電能。

2 改進實施方案

如圖1 所示,針對原控制方式存在的問題，將原礦用隔爆兼本質安全型真空電磁啟動器控制乳化液泵站運行改為礦用隔爆兼本質安全型變頻調速控制裝置控制乳化液泵站運行。

乳化液泵站供電系統分別由四部分組成：（1） 礦用隔爆兼本質安全型變頻調速控制裝置(ZJT1-315/1140)；（2）自動配油箱（以下簡稱“油箱”，標準尺寸）；（3）自動配液箱（以下簡稱“液箱”）；（4）乳化液泵組構成。

圖1 乳化液泵站布置圖

變頻裝置由2 個獨立隔爆箱組合而成。右箱即是整個裝置的總電源箱，又是控制系統工頻旁路的控制箱，同時也是整個系統的控制核心部分。箱內裝有電源隔離開關，可編程控制器及相關模塊，工頻回路真空接觸器，三相變壓器、控制變壓器，電壓、電流互感器，電度表，彩色顯示屏。 顯示屏中顯示當前泵站的所有監控數據及運行狀態。

油箱內預先盛放乳化油以便系統完成自動配液功能。內裝油位傳感器 1 只，泵室內安裝“配液油泵”1 臺、“校正油泵”1 臺，外掛 1 臺便攜式油泵。 側面裝有隔爆型接線箱。

液箱內實現自動配液功能。 內裝液位傳感器1 只，濃度傳感器1只。外部裝有系統壓力傳感器1 只，系統壓力卸載電磁閥1 只，尾部裝有進水配液電磁閥1 只、進水校正電磁閥1 只。 頭部泵組吸液位置裝有“吸液在線定時自動反沖洗過濾器”2 只。 尾部裝有“回液在線定時自動反沖洗過濾器”2 只。

乳化液泵組分別加裝傳感器進行數據監控和保護，分別有“潤滑油溫度傳感器”1 只、“潤滑油壓力傳感器”1 只、“潤滑油油位傳感器”1只、“泵組蓄能器壓力傳感器”1 只。 如果定制的乳化泵組還可以監控乳化泵電機繞組溫度和電機軸承溫度。

3 主要控制方式

泵站電動機啟動時變頻調速裝置從零頻率逐步提升到電動機額定頻率。當液壓系統的實際壓力P 低于設定壓力低限值P1 時，泵站從零速開始啟動迅速提升到全速運行狀態保證乳化液使用需求。當液壓系統乳化液需求減少系統的實際壓力P 高于設定壓力高限值P2 時，經T1 時間的延時后若實際壓力仍然偏高， 變頻器將頻率降低到35HZ，若壓力能滿足使用要求則維持此變頻運行；若實際壓力P 仍然在高壓設定壓力上限P2 經T2 時間的延時后， 實際壓力仍然偏高，變頻器將頻率降低到25HZ；若壓力滿足要求，則維持當前頻率運行，若P 仍大于P2 經過設定延時時間（休眠時間）后，變頻器將速度降為零。任何時候一旦檢測到實際壓力P 低于設定壓力下限P2 時變頻器立即恢復到全速運行狀態，保證在最短時間內獲得所需工作壓力。 卸載閥調整時必須保證其卸載壓力略高于系統設定壓力上限P2。 控制系統增設油溫傳感器可隨時觀察到泵體油溫，當檢測油溫超過設定值時系統報警并停機提示及時檢修。控制系統加裝了液位傳感器可觀察泵箱液位， 當乳化液量低于設定下限時系統報警并停機提示及時補充液體。

4 結束語

通過隔爆變頻器在巴彥高勒礦井綜采面乳化液泵站上的成功應用， 證明了采用隔爆變頻器能極大的提高乳化液泵運行的可靠性，提升了系統的功率因數，減少了電動機的無功功率損耗,降低了機械損耗，提高了乳化液泵使用壽命和可靠性，節約了后期的維修投入，值得進一步推廣應用。

［1］丁太木.變頻器在煤礦井下皮帶輸送機中的應用[J].煤炭技術,2007,26(09)：30-32.

［2］李華賢.乳化液泵站變頻節能改造[J].中華民居,2011,07：203-204.