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(yè)集團有限責任公司，山東 淄博 255120；2.內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內(nèi)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(nèi)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(tǒng)執(zhí)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(tǒng)壓力高于設定壓力時， 泵排出的乳化液經(jīng)卸載閥和回液管返回到泵箱的儲液室，卸載閥內(nèi)的單向閥關閉，高壓系統(tǒng)與卸載回路隔斷，系統(tǒng)維持在高壓狀態(tài)，處于空載運轉狀態(tài)。當采面液壓系統(tǒng)的液壓元件動作，液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)時間液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件都處于靜止支撐狀態(tài)，不需要向系統(tǒng)供液。 但為了保證執(zhí)行液壓元件隨時都能動作，乳化液泵站必須連續(xù)不間斷運轉。 傳統(tǒng)采用真空磁力啟動器控制的乳化液泵站不能根據(jù)液壓系統(tǒng)的實際需求量自動調(diào)整泵站的供液量，系統(tǒng)長期處于高壓大流量工作狀態(tài)，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(tǒng)運轉磨擦產(chǎn)生的熱量使泵體溫度升高系統(tǒng)內(nèi)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(tài)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(wǎng)造成較大的沖擊，對電網(wǎng)容量的要求也較高。 啟動產(chǎn)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(zhì)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(zhì)安全型變頻調(diào)速控制裝置控制乳化液泵站運行。

乳化液泵站供電系統(tǒng)分別由四部分組成：（1） 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻調(diào)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(tǒng)工頻旁路的控制箱，同時也是整個系統(tǒng)的控制核心部分。箱內(nèi)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(jiān)控數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)。

油箱內(nèi)預先盛放乳化油以便系統(tǒng)完成自動配液功能。內(nèi)裝油位傳感器 1 只，泵室內(nèi)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(nèi)實現(xiàn)自動配液功能。 內(nèi)裝液位傳感器1 只，濃度傳感器1只。外部裝有系統(tǒng)壓力傳感器1 只，系統(tǒng)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(shù)據(jù)監(jiān)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(jiān)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(diào)速裝置從零頻率逐步提升到電動機額定頻率。當液壓系統(tǒng)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(tài)保證乳化液使用需求。當液壓系統(tǒng)乳化液需求減少系統(tǒng)的實際壓力P 高于設定壓力高限值P2 時，經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(tài)，保證在最短時間內(nèi)獲得所需工作壓力。 卸載閥調(diào)整時必須保證其卸載壓力略高于系統(tǒng)設定壓力上限P2。 控制系統(tǒng)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(tǒng)報警并停機提示及時檢修。控制系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的功率因數(shù)，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(jié)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(jié)能改造[J].中華民居,2011,07：203-204.