乳化液泵站自動控制系統的應用研究

摘 要：通過對綜采工作面乳化液泵站自動控制系統的組成、功能等進行分析，闡述了應用泵站自動控制系統的優點。應用泵站自動控制系統可以提高泵站的使用效率，增加泵站運行的安全性，實現了自動控制、自動配液、綜合保護、遠程監控等功能，為實現無人綜采工作面的工作打下了基礎。

關鍵詞：綜采工作面；乳化液泵站；自動控制系統

1 概述

乳化液泵站是綜合機械化采煤工作面的一種重要設備，它是液壓支架和外注式單體液壓支柱的動力源。通過供給壓力液，使各種千斤頂動作，實現液壓支架支撐頂板、推移移動架、調架護壁、側護防倒以及防滑等動作。乳化液泵站由乳化液泵、乳化液箱和其他附屬設備組成，具有控制、過濾及安全保護功能。隨著高產高效綜采工作面的發展，乳化液泵站也隨之不斷改進。增大乳化液泵站的主要性能參數成為其發展的總體趨勢，如提高乳化液泵站的壓力和流量、改進機械結構、增強可靠性、應用智能控制技術等。乳化液泵站作為液壓支架的動力源，對其工況的控制檢測尤為重要，原有乳化液泵站的控制系統已不適應要求。

2 泵站電控系統組成

整個泵站電控系統主要由主控制箱、主泵分控制箱、備用泵分控制箱、組合開關箱、變頻器、各種泵電機、各種傳感器、多種電磁閥等組成。水氯離子、電導率、PH值傳感器，乳化液PH值、電導率、濃度傳感器，水流量傳感器，乳化液流量傳感器，回液負壓傳感器，供液壓差傳感器，乳化液液位傳感器，乳化油油位傳感器等傳感器連于主控制箱；潤滑油油位、油壓、油溫傳感器連于乳化液泵分控制箱。兩個高壓反沖洗過濾閥以及電磁供水閥由主控制箱控制，電磁供油閥手動控制，兩個電磁卸載閥由泵分控制箱控制。主控制箱與泵分控制箱、組合開關箱、變頻器通過CAN總線相聯并與主控制臺通訊。如圖1所示。

泵站控制系統的工作原理：

（1）智能型乳化液保障系統中的乳化液泵站可提供兩種控制模式，即：自動操作方式和手動操作方式。在自動操作方式下，系統首先檢測乳化液箱的液位，乳化液濃度和壓力，當檢測到的值符合系統要求事，啟動循環泵。按全自動停止則所有設備停止運行。可在單臺泵的獨立控制裝置上選擇手動模式啟動泵。這種模式各分控制箱不受主控制箱的控制，完全由人手動控制，泵將連續作業（假設沒有跳閘因素），同時主控制箱將顯示那臺泵是手動作業。（2）整個控制系統由主控制箱和分站控制箱組成，為集散式控制。一臺主控制箱負責完成對整套泵站的監控和參數設定，并向地面遠程通訊；兩臺乳化液泵分別有一臺分站控制箱負責監控本臺設備并將本地參數傳送到主控制箱，主控制箱與分站控制箱之間通過CAN總線通訊。（3）可以實現對乳化液溫度、液位、濃度、電導率（污染度）、PH值的實時監測。當檢測的數據不在系統允許范圍內則報警并作相應的處理。在水處理環節針對水氯離子的含量、電導率、PH值都進行了監測，當監測的這些量超出設定范圍時，在主控制臺上報警并顯示故障記錄。在過濾站供液管道安裝負壓傳感器實時監測供液壓差，當壓差超出設定范圍時，進行自動反沖洗。負壓傳感器實時監測回液管道供液壓差，當壓差超出設定圍時，在主控制臺上報警并顯示故障記錄。（4）主控制箱作為供液系統的指令輸入單元，實現各個電機啟動停止以及供液自動工作流程的運行；模擬量采集板采集乳化液泵站、水處理、過濾站中各個傳感器的狀態，通過CAN總線與控制器相連，并將所有數據顯示在液晶顯示器上，對整個供液系統的電氣設備進行在線實時監測和仿真，實現控制參數設置和故障報警。（5）分站控制箱上裝有啟、停控制鍵和功能選擇鍵， 以及故障和狀態顯示器。在與主控制箱發生通訊故障或主控制箱發生故障不能工作時，分站控制箱能獨立的對泵站相應設備的運行進行監控。（6）乳化液泵站控制器、傳感器、變頻器、組合開關箱等都是智能節點，它們與主控制箱通過CAN總線進行通訊，各分控制箱、變頻器和傳感器實時采集各智能終端的信息，由主控制箱對各個設備運轉情況進行全面監控，并作必要的信息統計和存儲。通過主控制箱上鍵盤按鍵，由CAN總線傳輸給相應的智能終端，從而執行相應的動作指令，即每個控制單元都將本單元的信息數據發送到CAN 總線上，同時接收其它單元的信息數據。當系統出現一般故障時（例如水位低） ，系統報警并采取相應操作（例如補水）；當系統出現停機故障（例如潤滑油溫度過高）時，系統報警并停機。

3 實行自動控制系統的優點

乳化液泵站應用自動控制系統具有如下優點：（1）各種傳感器

檢測各個設備狀態，實時顯示在顯示器上，方便查看。（2）應用自動控制技術，便于工作面設備的集中控制與管理，提升了技術水平。（3）各種設備信息通過CAN總線傳至地面控制室，通過網絡，各級管理人員能夠隨時查看井下泵站設備狀態，方便維修與管理。

4 結束語

使用具有自動控制系統的乳化液泵站，大大提高了泵站的使用效率，并使泵站運行更加安全，為高產高效工作面液壓支架提供了更加可靠的動力保證。

參考文獻

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作者簡介：劉永剛（1983-），男，漢族，山東壽光人，工程師，碩士，從事盾構機、變頻器、煤炭機械、自動化生產線等設備研發。