智能型乳化液泵站在寺河礦W1303大采高工作面中的應用分析

劉軍鋒

摘 要：分析了智能型乳化液泵站在綜采工作面生產過程中產生的效益，并對該泵站的發展方向進行了展望，以期不斷提高綜采工作面的設備的智能化水平。

關鍵詞：智能乳化液泵；自動化配液；應用

乳化液泵站是綜采工作面主要的液壓動力裝置，是保證綜合機械化開采的主要設備之一。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頂板的初撐力以及綜采工作面高產、高效性能的發揮。只有泵站保證為工作面支架提供濃度合格、潔凈度達標、流量合理及工作壓力符合標準的乳化液，才能保證支架的工作性能充分發揮，保證支架初撐力合格，最終保證有效支護采煤工作面的頂板以及人身安全。

1 寺河礦傳統型乳化液泵站現狀分析

1.1 目前寺河礦綜采工作面運行的乳化液泵站由2臺XP-WS2500A型乳化液箱與4臺BRW400/31.5乳化液泵組成，工作面檢修時由一臺乳化液泵供液，生產時由兩臺乳化液泵長期供液，其余乳化液泵處于備用狀態，工作面用液量大時人工啟動未開啟乳化液泵。

1.2 乳化液泵的啟動、停止由遠方按鈕直接控制開關進行啟動、停止，泵長期在工頻狀態下運行，浪費了大量的電能。

1.3 由于工作面用液量無法進行有效監控，不管檢修還是生產工作面的實際用液量遠遠小于泵站的供液量，泵站大多數時間均在做無用功，工作面不需要用液時從卸載閥返回液箱。卸載閥頻繁卸載，造成了機械沖擊和液壓系統的沖擊較大，液壓脈動大。乳化液與液壓管路的摩擦而導致乳化液溫度過高，最終使支架等液壓系統內密封部件迅速老化，密封圈頻繁損壞，形成串液、漏液的惡性循環，極大縮短了液壓支架、乳化液泵的使用壽命。

1.4 傳統虹吸式配液方式經常因為自動配液系統故障，工人用糖量儀進行手動測量回液濃度，根據測量結果利用經驗進行人工配液，乳化液的配比不能夠實現有效控制、集中管理。

1.5 傳統泵站不具備吸空保護、爆管保護、自動調平、安全泄壓，吸液、回液過濾器在線自動反沖洗等功能，設備與人身安全保障系數較低。

1.6 以上幾點造成目前泵站運行成本和維修率較高，工人勞動強度大。

2 智能型乳化液泵站系統組成

智能型乳化液泵站系統由智能型乳化液泵站自動配液系統和智能型乳化液泵站供液系統兩部分組成。

2.1 智能型乳化液泵站自動配液系統組成部分：

（1）礦用隔爆兼本安型控制裝置一臺。（2）自動配液箱一臺。（3）自動補液箱一臺。（4）移動式供油泵一臺。（5）遠程供液泵一臺。（6）進液自動反沖洗過濾器一臺。

2.2 智能型乳化液泵站供液系統組成部分

（1）乳化液泵組三臺。（2）礦用隔爆本安型變頻調速控制裝置一套。（3）自動供液箱一臺。（4）自動反沖洗系統（吸液自動反沖洗過濾器兩只、吸液自動反沖洗過濾器兩只）。（5）自動平衡調節系統。

3 智能型乳化液泵站的特點

2013年初，礦在西井區W1303工作面首次引進了山東省淄博市博山防爆電器廠有限公司生產的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 系統壓力控制智能化。控制系統自動采集系統壓力，然后通過變頻器對泵組進行調速，實現閉環控制，始終將壓力保持在恒壓狀態。工作面不需要大流量用液時，降低溢流壓力即溢流時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，泵組在保證電機散熱與柱塞泵潤滑的前提下維持在一個較低轉速，3分鐘內無變化時自動轉為待機監控狀態。當工作面系統壓力低于26Mpa時，泵組迅速切換回恒壓供液狀態。當工作面因特殊原因需要大量用液時，未工作泵組會自動起動進行壓力補償，當系統壓力滿足后該泵組自動停止。經過變頻方案驅動泵組，卸載閥幾乎不再工作，乳化液溫度也不再像傳統泵站那樣超高而加速液壓系統的損壞，同時節約一大部分電能。

3.2 配液系統智能化。自動配液系統能夠自動控制配液箱內的高低液位，按預定步驟完成進油、進水的自動控制。時刻監視乳化液濃度并在彩色顯示屏中顯示實際數值。當液箱內乳化液濃度達不到規定標準范圍3%-5%時，系統自動進行修正。當乳化液濃度符合規定標準時，能夠有效減少系統的串液、漏液現象，提高系統的密封效果，減少液壓支架的銹蝕，延長支架使用壽命。

4 智能型乳化液泵站應用分析

在寺河礦西井區W1303工作面試運行智能型乳化液泵站90天，生產原煤115萬噸，經過統計用電54萬度。使用過程中，泵組電機平均運行頻率在30HZ～40HZ之間。變頻恒壓控制過程中，根據實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幾乎不卸載，機械系統沖擊極小。

經現場記錄數據計算后，得出如下結論：

（1）直接經濟效益

經過變頻控制裝置驅動泵組實現恒壓供液控制，根據工作面用液量需要多少供給多少，安全可靠響應速度快，極大減少了泵組的無用功損耗。跟傳統泵站比較，經現場記錄數據計算節約電能至少40%以上。以400泵站為例，泵組配套250kw電機，則每小時至少節電100度，若每天工作20小時，則每天節電2000度。按每年工作300天算，則每臺泵每年至少節電60萬度，節能效果顯著。

（2）間接經濟效益

原先工頻工作狀態時泵組每分鐘1480轉，泵組進行變頻控制后，泵組實現軟起軟停，長期在400～800轉每分鐘狀態運行。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，將降低液壓系統脈動情況，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，有效降低系統的串漏現象，降低了生產成本。

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

乳化液箱的吸液、回液過濾器能夠在不停機、不拆卸的狀態下實現在線自動反沖洗，極大地提高了勞動生產率和設備的使用精度，降低了故障維修時間及工人勞動強度。