智能型乳化液保障系統選型研究

李衛濤

摘 要：成套綜采裝備的發展對乳化液保障系統提出了更高的要求，促成了國內智能型乳化液保障系統成套設備的研發和應用，提高了綜采裝備液壓系統運行可靠性，減少了故障率和停機時間，回采效率也得到較大地提升。

關鍵詞：智能型乳化液保障；乳化液泵站；噴霧泵站；水處理站；高壓過濾站

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A

乳化液保障系統是綜采成套設備的心臟與血液。乳化液保障系統成套設備是煤礦綜采產品如：采煤機、刨煤機、液壓支架、刮板機等的動力系統，其介質為乳化液，如果污染和濃度配比管理不善，將導致電液控綜采設備失靈、停機停產。智能乳化液保障系統從控制水質、乳化油及乳化液質量3個目標出發，通過中央智能控制系統實現成套設備的遠程、集中監控和管理，從而為刨煤機組或聯合采煤機組提供穩定清潔的乳化液，保障電液控系統的可靠性，減少故障率和停機時間。

1.智能型乳化液保障系統組成

結構上，智能型乳化液保障系統是針對全自動化聯合采煤機組和全自動化刨煤機組綜采順槽工作面的實際條件，以煤礦順槽工作面傳統的乳化液動力系統為核心（主要包括乳化液泵站、水處理設備、過濾設備）、變頻器、自動乳化液濃度配比系統，選配相關的順槽輔助系統（噴霧泵站、組合開關箱等），采用分布式控制方式，通過設備列車上的乳化液泵站中央監控系統和聯合采煤機組或刨煤機組的中央控制室實現整個順槽綜采設備的集中監控和管理。構建了一個本質安全、高效率和高智能化的智能型乳化液保障系統，如圖1所示。

技術上，智能型乳化液保障系統是集機械、液壓、污水處理、電子、自動控制、光電傳感器、計算機等多學科技術的融合。特別是乳化液設備工況監測及故障診斷技術、電液控制技術、集中監控技術、水處理技術及礦用傳感器技術等方面，在智能型乳化液保障系統得到了充分的應用。

2.泵站選型方案

2.1 泵站壓力的確定

乳化液泵站的工作壓力，主要根據立柱的初撐力或千斤頂的最大推力來確定。

2.2 根據立柱初撐力計算

乳化液泵站的壓力，必須選用上述兩項計算中的最大值，如果不考慮壓力損失，此泵站壓力選為37.5MPa。

2.4 泵站流量的確定

泵站流量的大小，決定著支架的移動速度的大小。為了較好地發揮采煤機的效能，支架的移動速度應與采煤機正常牽引速度相適應。泵站的流量應根據每架支架在移架工作循環中需要動作的液壓缸的最大流量來確定：

由此計算，當立柱下降行程取50mm～100mm，單臺支架動作或3臺支架同時動作所需流量，循環動作為：降架——拉架——升架。

由于在操作中還需要一定的輔助時間，同時還應考慮系統的漏損，所以單泵的實際流量比計算值要大一些，推薦3架同時動作，立柱降50mm是泵站方案，總需求流量 1290L/min，故優選流量為400L/min，壓力37.5MPa單泵，電機功率315kW，配置4泵兩箱，3臺同時工作，1臺備用。

2.5 泵站電動機功率的確定

泵站電動機功率與泵站壓力和流量有關，當泵站的壓力和流量確定之后，泵站軸輸出的功率即可由下式確定：

電動機優選功率315kW電機。

2.6 乳化液箱容積的確定

乳化液箱是工作面液壓支架工作過程中所需工作液體的總倉庫，其容積的確定要按照以下幾點進行：（1）乳化液箱的容積必須大于乳化液泵排量的3倍。（2）乳化液箱容積應能容納全部主進、回液管路的回流流量。（3）乳化液箱容積應能容納因采高變化引起的支架所需液量差。

3.噴霧泵站的確定

根據工作面噴霧降塵及設備冷卻的需要，噴霧泵站選用3臺BPW500/16噴霧泵，每臺泵單泵流量為500L/min，壓力16MPa，配160kW電機，兩臺作業一臺備用，設有兩個水箱，單個工作容積3500L，總容積7000L。

4.高低壓反沖洗過濾站的確定

根據泵的流量，選定高壓過濾站額定壓力為40MPa，額定流量為2×1600=3200L，過濾精度為25μm；回液過濾站額定壓力為1.6MPa，額定流量為2×2700=5400L，分級過濾，一級過濾精度為50或25μm，二級過濾精度25μm或10μm。

5.水處理設備的確定

礦方水質硬度，優選軟化和反滲透水處理設備，根據工作面乳化液配比用水，冷卻噴霧用水需要，水處理能力每小時70m3，乳化液配比用軟化水或RO反滲透水處理能力5m3/h其中經過5μm～15μm高精過濾后用于冷卻和噴霧，RO反滲透的高精軟化純凈水用于乳化液配比使用。

6.變頻器的確定

根據乳化液泵站電機功率為315kW，確定優選乳化液泵變頻器為315kW，電壓等級1140V。

7.智能型乳化液保障系統應用目標

（1）實現順槽乳化液成套設備智能化、集約化。（2）實現順槽工作面無人值守，人工巡視，減輕操作工人的勞動強度和提高人身安全度。（3）實現乳化液泵站變頻調速，改善工作面泵站壓力波動對電網的沖擊，降低能源浪費，延長泵站壽命，保護工作面液壓元件。（4）全面控制水質及乳化液的質量，保障為工作面高質量乳化液的供應。（5）推動煤炭生產向高產高效集約化方向發展，促進煤炭生產技術進步。（6）提高煤礦系統信息化水平及自動化管理水平。

參考文獻

[1]林尚飛.礦用乳化液自動配比系統研究[D].徐州：中國礦業大學，2014.