智能型乳化液泵站在寺河礦W1303大采高工作面中的應(yīng)用分析

劉軍鋒

摘 要：分析了智能型乳化液泵站在綜采工作面生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的效益，并對(duì)該泵站的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期不斷提高綜采工作面的設(shè)備的智能化水平。

關(guān)鍵詞：智能乳化液泵；自動(dòng)化配液；應(yīng)用

乳化液泵站是綜采工作面主要的液壓動(dòng)力裝置，是保證綜合機(jī)械化開(kāi)采的主要設(shè)備之一。乳化液泵站的性能、供液壓力的高低以及工作的可靠性決定著支架對(duì)頂板的初撐力以及綜采工作面高產(chǎn)、高效性能的發(fā)揮。只有泵站保證為工作面支架提供濃度合格、潔凈度達(dá)標(biāo)、流量合理及工作壓力符合標(biāo)準(zhǔn)的乳化液，才能保證支架的工作性能充分發(fā)揮，保證支架初撐力合格，最終保證有效支護(hù)采煤工作面的頂板以及人身安全。

1 寺河礦傳統(tǒng)型乳化液泵站現(xiàn)狀分析

1.1 目前寺河礦綜采工作面運(yùn)行的乳化液泵站由2臺(tái)XP-WS2500A型乳化液箱與4臺(tái)BRW400/31.5乳化液泵組成，工作面檢修時(shí)由一臺(tái)乳化液泵供液，生產(chǎn)時(shí)由兩臺(tái)乳化液泵長(zhǎng)期供液，其余乳化液泵處于備用狀態(tài)，工作面用液量大時(shí)人工啟動(dòng)未開(kāi)啟乳化液泵。

1.2 乳化液泵的啟動(dòng)、停止由遠(yuǎn)方按鈕直接控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行啟動(dòng)、停止，泵長(zhǎng)期在工頻狀態(tài)下運(yùn)行，浪費(fèi)了大量的電能。

1.3 由于工作面用液量無(wú)法進(jìn)行有效監(jiān)控，不管檢修還是生產(chǎn)工作面的實(shí)際用液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于泵站的供液量，泵站大多數(shù)時(shí)間均在做無(wú)用功，工作面不需要用液時(shí)從卸載閥返回液箱。卸載閥頻繁卸載，造成了機(jī)械沖擊和液壓系統(tǒng)的沖擊較大，液壓脈動(dòng)大。乳化液與液壓管路的摩擦而導(dǎo)致乳化液溫度過(guò)高，最終使支架等液壓系統(tǒng)內(nèi)密封部件迅速老化，密封圈頻繁損壞，形成串液、漏液的惡性循環(huán)，極大縮短了液壓支架、乳化液泵的使用壽命。

1.4 傳統(tǒng)虹吸式配液方式經(jīng)常因?yàn)樽詣?dòng)配液系統(tǒng)故障，工人用糖量?jī)x進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量回液濃度，根據(jù)測(cè)量結(jié)果利用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工配液，乳化液的配比不能夠?qū)崿F(xiàn)有效控制、集中管理。

1.5 傳統(tǒng)泵站不具備吸空保護(hù)、爆管保護(hù)、自動(dòng)調(diào)平、安全泄壓，吸液、回液過(guò)濾器在線自動(dòng)反沖洗等功能，設(shè)備與人身安全保障系數(shù)較低。

1.6 以上幾點(diǎn)造成目前泵站運(yùn)行成本和維修率較高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2 智能型乳化液泵站系統(tǒng)組成

智能型乳化液泵站系統(tǒng)由智能型乳化液泵站自動(dòng)配液系統(tǒng)和智能型乳化液泵站供液系統(tǒng)兩部分組成。

2.1 智能型乳化液泵站自動(dòng)配液系統(tǒng)組成部分：

（1）礦用隔爆兼本安型控制裝置一臺(tái)。（2）自動(dòng)配液箱一臺(tái)。（3）自動(dòng)補(bǔ)液箱一臺(tái)。（4）移動(dòng)式供油泵一臺(tái)。（5）遠(yuǎn)程供液泵一臺(tái)。（6）進(jìn)液自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器一臺(tái)。

2.2 智能型乳化液泵站供液系統(tǒng)組成部分

（1）乳化液泵組三臺(tái)。（2）礦用隔爆本安型變頻調(diào)速控制裝置一套。（3）自動(dòng)供液箱一臺(tái)。（4）自動(dòng)反沖洗系統(tǒng)（吸液自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器兩只、吸液自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器兩只）。（5）自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

3 智能型乳化液泵站的特點(diǎn)

2013年初，礦在西井區(qū)W1303工作面首次引進(jìn)了山東省淄博市博山防爆電器廠有限公司生產(chǎn)的BZRK系列礦用智能型乳化液泵站，智型乳化液泵站有以下功能：

3.1 系統(tǒng)壓力控制智能化。控制系統(tǒng)自動(dòng)采集系統(tǒng)壓力，然后通過(guò)變頻器對(duì)泵組進(jìn)行調(diào)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，始終將壓力保持在恒壓狀態(tài)。工作面不需要大流量用液時(shí)，降低溢流壓力即溢流時(shí)泵的工作壓力不變的前提下，泵的輸出功率將成比例地減少，泵組在保證電機(jī)散熱與柱塞泵潤(rùn)滑的前提下維持在一個(gè)較低轉(zhuǎn)速，3分鐘內(nèi)無(wú)變化時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)為待機(jī)監(jiān)控狀態(tài)。當(dāng)工作面系統(tǒng)壓力低于26Mpa時(shí)，泵組迅速切換回恒壓供液狀態(tài)。當(dāng)工作面因特殊原因需要大量用液時(shí)，未工作泵組會(huì)自動(dòng)起動(dòng)進(jìn)行壓力補(bǔ)償，當(dāng)系統(tǒng)壓力滿足后該泵組自動(dòng)停止。經(jīng)過(guò)變頻方案驅(qū)動(dòng)泵組，卸載閥幾乎不再工作，乳化液溫度也不再像傳統(tǒng)泵站那樣超高而加速液壓系統(tǒng)的損壞，同時(shí)節(jié)約一大部分電能。

3.2 配液系統(tǒng)智能化。自動(dòng)配液系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制配液箱內(nèi)的高低液位，按預(yù)定步驟完成進(jìn)油、進(jìn)水的自動(dòng)控制。時(shí)刻監(jiān)視乳化液濃度并在彩色顯示屏中顯示實(shí)際數(shù)值。當(dāng)液箱內(nèi)乳化液濃度達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍3%-5%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行修正。當(dāng)乳化液濃度符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，能夠有效減少系統(tǒng)的串液、漏液現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的密封效果，減少液壓支架的銹蝕，延長(zhǎng)支架使用壽命。

4 智能型乳化液泵站應(yīng)用分析

在寺河礦西井區(qū)W1303工作面試運(yùn)行智能型乳化液泵站90天，生產(chǎn)原煤115萬(wàn)噸，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)用電54萬(wàn)度。使用過(guò)程中，泵組電機(jī)平均運(yùn)行頻率在30HZ～40HZ之間。變頻恒壓控制過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際需要始終將工作壓力控制在31.5Mpa，泵組的卸載閥在變頻狀態(tài)幾乎不卸載，機(jī)械系統(tǒng)沖擊極小。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)計(jì)算后，得出如下結(jié)論：

（1）直接經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過(guò)變頻控制裝置驅(qū)動(dòng)泵組實(shí)現(xiàn)恒壓供液控制，根據(jù)工作面用液量需要多少供給多少，安全可靠響應(yīng)速度快，極大減少了泵組的無(wú)用功損耗。跟傳統(tǒng)泵站比較，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)計(jì)算節(jié)約電能至少40%以上。以400泵站為例，泵組配套250kw電機(jī)，則每小時(shí)至少節(jié)電100度，若每天工作20小時(shí)，則每天節(jié)電2000度。按每年工作300天算，則每臺(tái)泵每年至少節(jié)電60萬(wàn)度，節(jié)能效果顯著。

（2）間接經(jīng)濟(jì)效益

原先工頻工作狀態(tài)時(shí)泵組每分鐘1480轉(zhuǎn)，泵組進(jìn)行變頻控制后，泵組實(shí)現(xiàn)軟起軟停，長(zhǎng)期在400～800轉(zhuǎn)每分鐘狀態(tài)運(yùn)行。減少了泵組的磨損和沖擊，使泵組平均使用壽命至少提高3倍。

由于卸載閥幾乎不再工作，不再頻繁卸載，將降低液壓系統(tǒng)脈動(dòng)情況，液壓沖擊極大減小，乳化液溫度也得到有效控制，因此高液壓密封部位密封圈也很少損壞，有效降低系統(tǒng)的串漏現(xiàn)象，降低了生產(chǎn)成本。

通過(guò)對(duì)乳化液濃度的精確控制，能夠時(shí)刻保證乳化液使用濃度的準(zhǔn)確值。避免了人工配液不準(zhǔn)確的各種不確定因素，有效減輕了液壓支架的銹蝕，延長(zhǎng)了支架的使用壽命。

乳化液箱的吸液、回液過(guò)濾器能夠在不停機(jī)、不拆卸的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)反沖洗，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備的使用精度，降低了故障維修時(shí)間及工人勞動(dòng)強(qiáng)度。