黃陵一號煤礦自動化工作面集成供液系統(tǒng)的應(yīng)用

符大利

（黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西　黃陵　727307）

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黃陵一號煤礦自動化工作面集成供液系統(tǒng)的應(yīng)用

符大利

（黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西黃陵727307）

摘要：在綜采工作面，乳化液作為重要的傳遞能量的介質(zhì)，主要用于給液壓支架提供動力源。隨著煤礦自動化的發(fā)展，提高乳化液泵站的自動化程度和安全可靠程度，盡可能地減少井下作業(yè)人員，這已成為必然的趨勢。本文通過1001綜采工作面智能集中供液自動控制系統(tǒng)的實施，對提高泵站供液能力，改善工作面泵站壓力波動，降低工人勞動強(qiáng)度具有重大意義。

關(guān)鍵詞：供液系統(tǒng)；乳化液泵；控制系統(tǒng)；過濾系統(tǒng)

在綜采工作面，乳化液作為重要的傳遞能量的介質(zhì)，主要用于給液壓支架提供動力源。目前大部分礦井的工作面仍采用人工配液的方式，不可避免地產(chǎn)生了配液用水水質(zhì)差、配液質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題，造成管道結(jié)垢，供液壓力波動大、能耗高，已不能滿足工作面高產(chǎn)高效的要求。黃陵一號煤礦技術(shù)人員通過對工作面現(xiàn)場的不斷調(diào)研，最終1001工作面采用集中供液的方式對傳統(tǒng)乳化液泵站進(jìn)行了改造［1］。

1　智能集成供液系統(tǒng)特點

1.1高度集成化

北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的智能集成供液系統(tǒng)充分考慮了各液壓設(shè)備之間的相互關(guān)系，按照系統(tǒng)的理念對各設(shè)備進(jìn)行設(shè)計與集成。其不僅具備基本的供液功能，還具有電磁卸載、泵站變頻控制、泵站智能聯(lián)動、多級過濾、乳化液自動配比以及系統(tǒng)運行信息檢測與上傳等功能。各設(shè)備之間聯(lián)系緊密，形成一個有機(jī)整體，真正做到1+1＞2。

1.2系統(tǒng)靈活，兼容性好

可以根據(jù)工作面實際情況及用戶使用要求，配置出不同流量等級、不同配置要求的供液系統(tǒng)。本供液系統(tǒng)最多可以配置8臺泵和4臺液箱（乳化液供液子系統(tǒng)和噴霧水供液子系統(tǒng)），系統(tǒng)最大流量可達(dá)乳化液供液子系統(tǒng)2 000L/min、噴霧水供液子系統(tǒng)2 000L/min，能夠?qū)崿F(xiàn)與不同型號的組合開關(guān)、變頻器和供電電壓兼容［2］。

1.3采用模塊化設(shè)計

各設(shè)備列車內(nèi)部管路、電纜可在地面提前連好，設(shè)備列車之間管路、電纜采用快速插接方式，便于安裝、維護(hù)。

1.4多泵智能聯(lián)動恒壓控制

能夠根據(jù)系統(tǒng)壓力、用液量多少自動控制泵站的啟停：系統(tǒng)大量用液時，能夠自動開啟變頻泵來調(diào)整系統(tǒng)壓力，保證供液流量；系統(tǒng)用液量較少時，能夠自動減少開泵數(shù)量，降低無功損耗。平均開泵數(shù)量較人工控制減少約20%。

1.5完善的清潔度保障體系

系統(tǒng)配備了包括進(jìn)水過濾站、過濾減壓裝置、回液過濾站在內(nèi)的多級過濾系統(tǒng)，通過不同精度和不同流量的過濾元件的組合，確保工作面液壓介質(zhì)的清潔和系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2　智能集成供液系統(tǒng)的組成

智能集成供液系統(tǒng)是集泵站、電磁卸載自動控制、PLC智能控制、變頻控制、多級過濾、乳化液自動配比以及系統(tǒng)運行狀態(tài)記錄與上傳于一體的自動化設(shè)備，同時也是一套完整的綜采工作面供液系統(tǒng)解決方案。根據(jù)工作面實際情況及用戶使用要求，最多可以實現(xiàn)8泵4箱的控制。圖1為黃陵一號煤礦智能乳化液泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

①系統(tǒng)布置上，功能相近的設(shè)備盡量集中布置，方便管路、電纜連接。每臺泵站占用一個列車，每臺液箱占用一個列車，回液過濾站及蓄能裝置共用一個列車，控制系統(tǒng)則安裝到設(shè)備列車集中控臺上。

②管路設(shè)置方面，采用模塊化設(shè)計，各設(shè)備內(nèi)部管路在提供給用戶之前已連接好，用戶只需將供液管路和回液管路連接到對應(yīng)接口即可。所有連接均采用U形銷式快速接頭，方便移動列車時快速拆卸、連接管路；設(shè)備均采用天瑪公司產(chǎn)品，接口形式統(tǒng)一，擺放位置相對固定，減少了用戶連接管路的工作量，又避免了因使用多個供應(yīng)商設(shè)備出現(xiàn)接口形式不統(tǒng)一、管路連接復(fù)雜、相互干涉等問題。

③電纜連接方面，采用快速插接方式實現(xiàn)控制中心與各設(shè)備之間的連接。用戶可以在不打開接線盒的情況下完成線纜的連接、拆卸。這種連接方式減少了電纜連接的勞動強(qiáng)度，降低了連接出錯的概率，增加了電纜連接的可靠性。

④乳化液自動配比方面，選擇原裝進(jìn)口全機(jī)械式乳化液自動配比器作為核心設(shè)備，對于水壓波動大、供水水壓低或配備軟化水裝置的工作面，使用增壓泵來為乳化液混合器提供穩(wěn)定的供水壓力。由于增壓泵從噴霧水箱或軟化水箱內(nèi)取水，避免了供水管路內(nèi)壓力變化對增壓泵出口的影響。另外，該增壓泵只用于給乳化液混合器供水，因此乳化液混合器能夠得到穩(wěn)定的供水壓力。采用增壓泵方式供水的乳化液自動配比系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 增壓泵方式供水的乳化液自動配比系統(tǒng)圖

3　智能集成供液系統(tǒng)的功能

圖1 為黃陵一號煤礦智能乳化液泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

①實現(xiàn)對乳化液泵、噴霧泵的集中自動化控制，通過泵站集中控制臺可以實現(xiàn)對整個集成供液系統(tǒng)的集中控制。具有單泵控制和多泵智能聯(lián)動控制等多種模式控制，多泵智能聯(lián)動控制模式下系統(tǒng)平均開泵數(shù)量較人工控制減少約20%。

表1 成本分析表

②實現(xiàn)對乳化液泵、噴霧泵的集中自動化控制，通過泵站集中控制臺可以實現(xiàn)對整個集成供液系統(tǒng)的集中控制。具有單泵控制和多泵智能聯(lián)動控制等多種模式控制，多泵智能聯(lián)動控制模式下系統(tǒng)平均開泵數(shù)量較人工控制減少約20%。

③實現(xiàn)乳化液泵站的主泵變頻控制，將乳化液泵站變頻控制與電磁卸載結(jié)合，充分發(fā)揮變頻控制和電磁卸載的優(yōu)勢，提高泵的有效利用率，降低不必要的功率損耗和磨損，實現(xiàn)節(jié)能高效。實現(xiàn)泵站變頻與電磁卸載智能聯(lián)動控制技術(shù)，避免了普通泵站變頻控制技術(shù)存在的低速重載、運動部件磨損劇烈等問題；泵站變頻與電磁卸載智能聯(lián)動控制技術(shù)，提高了泵站的響應(yīng)速度，能夠根據(jù)工作面要求實現(xiàn)快速供液。

④具有泵站油溫、油位、壓力和乳化液箱液位、油位傳感器，實現(xiàn)主要設(shè)備的狀態(tài)檢測、預(yù)警與保護(hù)。

⑤具備性能可靠的爆管保護(hù)系統(tǒng)，在膠管爆裂等突發(fā)情況下，能夠迅速停泵，確保井下設(shè)備及操作人員的安全。

⑥具備功能完善的液壓系統(tǒng)清潔度保障體系，實現(xiàn)對進(jìn)水、高壓乳化液、工作面回液的多級高精度過濾。

⑦具有乳化液濃度實時在線顯示監(jiān)測功能，在主控計算機(jī)及PLC控制柜上顯示。

⑧實現(xiàn)液位檢測、自動補(bǔ)液(水)、乳化液自動配比功能。

⑨智能控制系統(tǒng)可對全系統(tǒng)進(jìn)行自動檢測、實時顯示及控制。

⑩配備監(jiān)控主機(jī)，具有數(shù)據(jù)記錄、保存及上傳功能；可以查詢歷史泵站信息和運行信息，具有數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髅婕刂行牡慕涌凇?/p>

?具有急停、閉鎖保護(hù)功能，可以單泵閉鎖及多臺泵站的急停控制。

?實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)封閉式管理，降低了系統(tǒng)配件、油脂和水的損耗。

4　效益分析

采用集中供液系統(tǒng)后，乳化液的質(zhì)量明顯提高，漏液、串液的現(xiàn)象得到改善，減少了乳化液的使用，延長了閥組的使用壽命，保證了液壓支架的工作狀態(tài)。自動配比代替人工配比后，撤除了泵站司機(jī)，工作面泵站實現(xiàn)了無人化操作。

現(xiàn)從材料、維修、人工成本三方面對工作面集中供液進(jìn)行效益分析：2014年1-3月，1001工作面月平均用水1 550.0t，用油43.5t，支架配件材料費5.30萬元；2014 年4-6月使用集中供液后，1001工作面月平均用水670.0t，用油19.9t，支架材料費4.10萬元；使用集中供液后減少崗位工人9個，每月按5 000元計算。對2種供液方式按月為單位進(jìn)行成本分析（見表1）。

由表1可以看出，使用集中供液每月可產(chǎn)生效益267 408元，每年可節(jié)省資金320.89萬元，3個月便可收回成本。

5　智能集成供液系統(tǒng)的應(yīng)用

智能集成供液系統(tǒng)在黃陵一號煤礦2個工作面的推廣使用以來，系統(tǒng)運行情況良好，達(dá)到了預(yù)期的全自動效果，實現(xiàn)了工作面乳化液泵站的無人值守，整個系統(tǒng)由本礦技術(shù)人員自主設(shè)計和安裝調(diào)試，鍛煉了人才隊伍，為下一步綜采工作面的自動化和信息化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。智能集成供液系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，適合現(xiàn)場應(yīng)用條件，大大改善了工作面支架液壓系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，有效地解決了制約行業(yè)多年的泵站壓力控制、清潔度保障、乳化液配比等一系列難題，實現(xiàn)了泵站系統(tǒng)的節(jié)能變頻控制；符合國家節(jié)能減排和綠色開采政策。該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用將特別有助于電液控制系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，實現(xiàn)整個供液系統(tǒng)的安全、高效、可靠運轉(zhuǎn)。該項技術(shù)于2014年5月，順利通過中國煤炭工業(yè)協(xié)會鑒定，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，入選了2014年度煤炭十大新聞和煤炭行業(yè)六大技術(shù)創(chuàng)新，國家安全監(jiān)管總局和國家煤礦安監(jiān)局下發(fā)專文（安監(jiān)總廳煤行函〔2014〕191號）在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］李首濱.礦用乳化液泵站控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.煤礦機(jī)械，2011（1）：21-22.

［2］蘇國秀.乳化液自動配比及控制系統(tǒng)的研究［D］.青島：山東科技大學(xué)，2005.

中圖分類號：TD213.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0074-03

收稿日期：2016-01-25

作者簡介：符大利（1977-），男，本科，工程師，研究方向：煤礦工作自動化。

Huangling No.1 Coal Mine Automation Working Face Integrated Application of Liquid Supply System

Fu Dali
（Huangling Mining Co.Mine No.1，HuangLing Shanxi 727307）

Abstract:In the fully mechanized coal mining face,the emulsion was used as an important medium for transmitting energy,which was mainly used to provide power source for the hydraulic support.With the de?velopment of the automation of the coal mine,it was necessary to improve the automation degree of the emulsion pump station and the safety and reliability of the pump station.In this paper,the implementation of automatic control system of 1001 fully mechanized coal face was of great significance to improve the supply capacity of pumping station,to improve the fluctuation of pressure fluctuation,and to reduce the la?bor intensity of workers.

Keywords:liquid supply system；emulsion pump；control system；filtration system