礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)

張 鵬

（國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)公司信息管理中心，陜西 神木縣 719315）

伴隨著我國煤炭企業(yè)對安全、高產(chǎn)、高效、綠色生態(tài)開采要求不斷的提升，綜采工作面液壓支架逐步向高阻力、大采高方向發(fā)展，這樣就對乳化液泵站的供液效率、能力和質(zhì)量提出了更加高的要求。與此同時煤礦井下綜采工作面設(shè)備自動化、智能化程度不斷提高，對化液泵精準(zhǔn)恒壓控制也提出了比較高的需求。

在傳統(tǒng)的供液工作中，設(shè)施自身的自動化性能和運(yùn)行質(zhì)量不足，必然會影響綜采工作面液壓支架的工作效果和質(zhì)量，為了進(jìn)一步提高工作效率，整合設(shè)備運(yùn)行水平十分關(guān)鍵，礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制制系統(tǒng)可根據(jù)采煤機(jī)的運(yùn)行速度、液壓支架的動作等因素，保證乳化液泵站在各種復(fù)雜的環(huán)境下能精準(zhǔn)的輸出乳化液保證液壓支架工作實(shí)效性，值得全面推廣。

我國高產(chǎn)高效礦井一直被進(jìn)口采掘設(shè)備壟斷，為打破進(jìn)口技術(shù)對國內(nèi)乳化液供液系統(tǒng)市場的壟斷，全面提升國產(chǎn)乳化液供液系統(tǒng)的技術(shù)水平和智能化水平，所以，全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)顯得至關(guān)重要。

1 礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用價值

礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)配備全變頻器驅(qū)動模式，應(yīng)用礦用隔爆兼本安型變頻設(shè)備，能規(guī)避對溫度、濕度要求較高且易燃易爆的弊端，提升了整體運(yùn)行的實(shí)效性。與此同時，在變頻器處理基礎(chǔ)上還設(shè)置了PWM脈沖寬度調(diào)制單元，一定程度上打造能源節(jié)約型系統(tǒng)處理模式，為煤礦生產(chǎn)效率和設(shè)備智能化控制工作的全面落實(shí)提供保障，優(yōu)化了整體管理水平[1]。

礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓供液系統(tǒng)在應(yīng)用中融合了自動化供液系統(tǒng)運(yùn)行體系，將采煤機(jī)、液壓支架的通訊信號與乳化泵站電控系統(tǒng)連接，將乳化液泵站的系統(tǒng)壓力、采煤機(jī)的運(yùn)行速度、液壓支架每一根油缸動作對乳化液需求量作變量控制，精準(zhǔn)計算每臺泵站在不同轉(zhuǎn)速下的輸出乳化液流量，建立自動控制模型，實(shí)現(xiàn)乳化泵站系統(tǒng)壓力的精準(zhǔn)控制。適應(yīng)高產(chǎn)高效礦井的應(yīng)用，打破進(jìn)口技術(shù)對國內(nèi)乳化液供液系統(tǒng)市場的壟斷。

為整體工作效率的優(yōu)化提供保障，礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)還能配合液位傳感器、溫度傳感器等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化信息收集和數(shù)據(jù)處理，為后續(xù)工作的落實(shí)提供保障，打造安全、可行、科學(xué)的施工環(huán)境。

2 礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用

為了保證全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)能發(fā)揮其實(shí)際作用，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對乳化液泵站的輸出壓力、流量等進(jìn)行詳細(xì)分析與計算，確定PID控制變量，完成自動控制模型建立。

（1）綜采工作面工作流程研究。生產(chǎn)過程中每臺支架整個動作流程包括，主流程：降立柱-拉支架-升立柱-推溜；輔助動作：伸縮梁伸-護(hù)幫伸-護(hù)幫收-伸縮梁收。根據(jù)采煤機(jī)運(yùn)行速度，計算出跟機(jī)時每分鐘需要動作的支架數(shù)量；根據(jù)實(shí)際情況列出支架動作；將所有動作所需流量累計即為泵站每分鐘總流量∑ ，再結(jié)合液壓支架實(shí)時動作情況進(jìn)行微調(diào)。

（2）為了確保相應(yīng)的結(jié)構(gòu)能發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用水平，要保證乳化液泵站的乳化液液位滿足相應(yīng)數(shù)值，且能建立液位動態(tài)跟蹤模式，利用實(shí)時性自動報警機(jī)制提升安全管理效果。并且，乳化液泵組的溫度也要控制在恒定數(shù)值范圍內(nèi)，避免因?yàn)楸媒M溫度較高出現(xiàn)燒損的問題[2]。

（3）乳化液液位不能超標(biāo)也同樣不能過低，配比過程要對濃度予以重視，保證支架正常應(yīng)用，利用油位動態(tài)跟蹤顯示的模塊確保能及時查詢數(shù)據(jù)。

（4）乳化液泵內(nèi)部配備自動控制模塊，借助PLC完成相應(yīng)的工序調(diào)節(jié)和指令的控制。主機(jī)芯要利用熱管技術(shù)完成溫度的管理，從而一定程度上避免水冷等凝固物對運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響。

（5）礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)采取的是一體化設(shè)計模塊，整個操作系統(tǒng)都會在防爆設(shè)備中完成集成處理工作，這對于泵站移動運(yùn)行和動態(tài)化控制具有一定優(yōu)勢，能在提升具體工作實(shí)效性的同時，保證工作環(huán)節(jié)的安全有效。借助動態(tài)化控制和信息監(jiān)測，提高了整體監(jiān)管流程的完整性，發(fā)揮礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢。

3 礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用路徑

在礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)應(yīng)用中，要明確其工作原理，從而結(jié)合具體的應(yīng)用方案，維護(hù)供液控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

3.1 基本原理

礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)中變頻器、交流電機(jī)、壓力傳感器、溫度傳感器和主站、分站控制器是關(guān)鍵元件，借助各傳感器檢測數(shù)據(jù)、采煤機(jī)運(yùn)行速度、液壓支架動作需液量等指標(biāo)建立PID控制，充分發(fā)揮變頻器作用，從而滿足液壓支架的運(yùn)行需求[3]。

一方面，乳化液泵站整體變頻控制，利用變頻器器工作原理在不同工況下做響應(yīng)控制。在井下操作時會受到諸多因素的影響，為了保證補(bǔ)壓等操作流程的合理性，就要借助PLC指令完成變頻器多種控制模式，避免運(yùn)行過程受到制約。

另一方面，在泵站內(nèi)設(shè)有相應(yīng)的傳感器設(shè)備，能對溫度、壓力、液壓等進(jìn)行集中的檢測，有效實(shí)現(xiàn)傳感器連鎖處理，尤其是針對礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)運(yùn)行異常情況能進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和及時警報，甚至是直接完成強(qiáng)制性停機(jī)，具體情況見下表：

表1 報警情況信息

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用流程

本文以神東煤炭集團(tuán)應(yīng)用的630L/min乳化液泵為例，乳化液泵系統(tǒng)中設(shè)置乳化油箱、計量泵、PLC模塊以及電磁閥等，并且在相應(yīng)設(shè)備上設(shè)置防爆安全單元，從而有效建立完整且安全的應(yīng)用運(yùn)行程序。

首先，應(yīng)用自動配液裝置，能在完成配液操作的基礎(chǔ)上為乳化泵站提供對應(yīng)濃度的乳化液，需要注意的是，為了有效維持相應(yīng)操作的規(guī)范性，需要維持在恒壓工作狀態(tài)，，整合具體應(yīng)用流程的同時實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性動態(tài)監(jiān)督。

其次，應(yīng)用機(jī)組中PLC為主要控制單元，保證主站、從站之間形成良好的溝通和互動，借助協(xié)議通訊就能維持其實(shí)際應(yīng)用規(guī)范，從而確保具體工作流程的可行性。控制單元要依從具體的處理工序進(jìn)行統(tǒng)籌管理，應(yīng)用計量泵實(shí)現(xiàn)乳化油的處理，確保乳化油和清水之間能形成有效的混合和分離。然后，要借助攪拌器進(jìn)行攪拌，打造適宜濃度后應(yīng)用乳化液輸出泵直接輸入到乳化液箱內(nèi)。

最后，計量泵要對相應(yīng)的用量和濃度進(jìn)行控制，確保能完成低位警報處理，一旦出現(xiàn)警報，就要進(jìn)行乳化油的添加，或者是更換；若是配量超標(biāo)，則會借助高位警報要求停止乳化油的配置.

3.3 效益

礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用能從根本上提高整體工作的效率，并且優(yōu)化相應(yīng)工序的合理性。一方面，乳化泵站變頻器自身的電流較小，這就使得啟動速度較為平穩(wěn)，提升了相應(yīng)工序的可靠性和運(yùn)行效率，減少電網(wǎng)沖擊，也為機(jī)械沖擊的平穩(wěn)過渡提供保障，這就使得整體系統(tǒng)的節(jié)能效果較好，有效提升經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)還能對變量進(jìn)行自動控制，避免了配液以及泵機(jī)溫度超標(biāo)等問題，及時借助警報進(jìn)行安全預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和安全效益的雙贏。

4 結(jié)束語

總而言之，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時代背景下，礦用全變頻乳化液泵精準(zhǔn)恒壓控制系統(tǒng)的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注，要結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)更加完整的系統(tǒng)管理方案，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢的同時，減少安全隱患問題，打造更加安全經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用模式，為煤礦電壓管理工作的可持續(xù)發(fā)展提供保障。