淺談煤礦井下乳化液自動配比技術方案

王 沖

(山西西山晉興能源有限責任公司 斜溝煤礦，山西 呂梁 033000)

1 系統背景及要求

乳化液做為煤礦綜合機械化采煤工作面液壓支架的工作介質，不僅要起動力傳遞作用，而且要起潤滑、冷卻、防腐、防銹作用。乳化液濃度是否適當直接影響液壓支架及其液壓元件的壽命周期和生產成本。濃度過高，會提高生產成本；濃度過低，會降低元件壽命。目前，對于乳化液的配制，仍采用手控配液，不但增加了工作量，而且會浪費一定量的乳化液。所以要設計出一種乳化液濃度不但能自動配比、還能對其濃度進行實時在線檢測的自動化裝置。

2 技術方式

目前，煤礦井下乳化液的濃度配比大多由現場工作人員手動進行，一邊加水一邊加乳化液，濃度低了加乳化液，濃度高了加水。由于人工操作難免會出現濃度忽高忽低，造成了乳化液的浪費。為了節約成本，減少由于人工操作失誤出現的一些問題，可以通過運用PLC控制和PID運算實現乳化液的自動配液系統，使乳化液濃度實時保持在要求的濃度范圍內。

通過自動控制配液系統主要完成乳化液濃度數據采集、自動控制、數據存儲、實時通訊、故障報警等功能。通過該系統，不但減少了人工現場操作的工作量，也達到節能降耗的目的。系統電控原理圖見圖1.

圖1 系統電控原理圖

自動配液裝置主要由乳化液存儲箱、乳化液泵及管路、水泵及管路、濃度傳感器、液位傳感器、壓力傳感器等設備組成。系統裝置組成原理圖見圖2.

圖2 系統裝置組成原理圖

3 系統設計

數據采集：目前井下工作面乳化液要求的濃度為3%～5%. 首先要在乳化液泵站液箱中加裝檢測濃度傳感器，而且檢測出的濃度參數要在工控機上實時顯示。

濃度自動控制：通過實時傳輸到PLC中的濃度參數，和設定好的濃度數據參數進行比較，再通過PID進行運算調節，最后控制乳化液箱的進水管和進乳化液管上的比例電磁閥(比例電磁閥由電流控制閥門開度)。通過實時采集檢測到的乳化液濃度參數，實時控制乳化液箱中加水和加乳化液的量，使乳化液濃度實時保持在3%～5%.

液位自動控制：在乳化箱中加裝液位傳感器，當液位低于設定值時，能自動開啟水泵向乳化箱中加水，同時開啟乳化液泵加乳化液，為了更好地使乳化液和水均勻的混合在一起，可以在乳化液箱中加小型攪拌器進行攪拌，當液位高于設定值時，停止加液。

數據存儲：把數據都存儲并利用起來，通過對數據分析找到最佳濃度配比方案。而且可以通過大數據分析延伸考慮，比如通過乳化液用量判斷目前頂板壓力及目前煤層煤質的一些參數。

實時通訊：井下作業環境差，空氣潮濕、煤塵多、工作面高壓設備多，信號干擾多，所以可以通過RS485和工控機實時通訊，確保信號穩定。

故障報警：當濃度參數在正常范圍內(3%～5%)時，不顯示報警；當濃度參數不在正常范圍內時，要顯示報警提示并且有報警指示燈閃爍，以提示現場工作人員。除了濃度參數報警，可以設定液位報警，管路壓力報警等。所需材料見表1.

表1 材料表

綜上所述，通過乳化液自動配比技術方案，不但可以減少人工操作量及人工操作帶來的一些失誤及誤差，而且最主要的是能夠保證濃度參數的準確性，節約了乳化液的用量，達到了節能降耗的目的。