乳化液箱氣動自動供液控制裝置應用與優化

任 浩，張 強

（1.晉煤集團技術中心，山西晉城 048006；2.山西晉煤集團技術研究院有限責任公司，山西晉城 048006）

0 引言

目前，國內礦井裝備的乳化液自動補液裝置主要分為電控和氣控兩種主要的控制方式。電控自動補液裝置，具有系統精確度高、系統穩定、可視效果好等優點，但其安裝復雜、不便于維修、使用成本高，對高瓦斯、高突出礦井的使用具有一定的局限性[1]。氣控自動補液裝置具有結構簡單、便于維修、性能可靠、安全性能好、使用成本低等特點。

傳統條件下，乳化液箱的水通過人工添加，浪費了大量的時間，如果出現泵站維修等特殊情況，則會出現乳化液箱內的供液被吸空，氣體進入供液管內，導致液壓系統不能正常運行，并且乳化液箱被吸空后，通過人工進行補水、補油，不能準確控制配比，導致乳化液濃度發生變化，對采面的生產造成極大的安全隱患[2]。氣動自動供液控制裝置可直接對液箱內乳化液的液位進行實時監控，做到低液位及時添加乳化液，高液位及時停止補液，使泵箱內乳化液總量始終保持在允許范圍以內，從而防止因乳化液液面過高溢出，造成資源浪費；過低導致泵站吸空，影響乳化液泵的安全運行及工作面的正常生產[3]。

1 氣動自動供液控制裝置

乳化液箱氣動自動供液控制裝置通過氣動控制理論分析、氣動控制系統設計、殼體及元器件優化設計、樣機測試、井下試驗等步驟進行實施。在樣機組裝測試和井下試驗的基礎上，對裝置進行進一步優化，使其滿足在不同工作環境和狀態下運行可靠、靈敏[4]。

該裝置主要由液位氣動自動檢測系統和乳化液自動配液系統兩部分構成。整個系統結構如圖1所示。

圖1 氣動自動供液控制裝置系統結構圖

2 工作原理

乳化液箱氣動自動供液控制裝置采用氣動方式對液位進行實時監控，通過控制氣控閥門的開啟和關閉，實現隔膜泵的啟停。裝置的氣動液位控制回路通過感應探頭處微小的液壓信號來判斷液位狀態，液位控制范圍通過改變“高”、“低”2個檢測管探頭的位置來設定[5]。在液位超過和低于預先設定的范圍時，通過氣控閥自動將隔膜泵關閉和開啟，從而實現低液位運行補液、高液位停止工作的自動補液功能。其原理圖如圖2所示，具體工作過程如下。

（1）當低液位探頭處液體壓力小于系統微壓時，系統微壓通過兩個液位探頭泄壓，無法打開常閉氣動隔膜閥，排水系統不工作；給液裝置中，氣動隔膜閥同樣無法打開，但氣源可以通過新增的兩位三通閥，使給液系統工作。

圖2 氣動自動供液控制裝置原理圖

（2）當液位上升至高、低兩個液位探頭中間時，由于兩探頭之間的兩位三通閥連通，系統微壓從高液位探頭處泄壓，工作狀態不變。

（3）當液位高于高液位探頭且液體壓力大于系統微壓時，常閉氣動隔膜閥動作打開，排水裝置開始工作。給液裝置中，則將2個兩位三通閥同時關閉，給液系統停止工作。

（4）當液位下降至高、低2 個液位探頭中間且低液位探頭處液體壓力大于系統微壓時，氣動隔膜閥不動作，工作狀態不變。

（5）當低液位探頭處液體壓力小于系統微壓時，系統微壓釋放，氣動隔膜閥恢復關閉狀態，排液裝置停止工作，給液裝置開始補液。

氣動自動供液控制裝置內部結構如圖3 所示。在水路和乳化油兩路分別布置一個氣動閥3和14，氣動閥3的進口依次連接調壓閥1和水流量計2；乳化油通過氣動閥14實現隔膜泵10的開啟和關閉；氣源的另一路風管經過調壓閥13和汽水分離器12 后，通過風管三通分別連接兩位三通閥6 和隔膜閥7；隔膜閥7的側接口和液位探測器的“L”口相連，“H”口和兩位三通閥8相連[6]；調壓器10的進氣端通過2個氣管三通分別和汽水分離器12、兩位三通閥6 和隔膜閥7 相連；隔膜泵10抽出的乳化油經過節流閥5、面板式流量計4和減壓后的水通過液管三通進入乳化液油箱。

圖3 氣動自動供液控制裝置結構圖

液位探測器9 通過感應探頭處微小的液壓信號來判斷液位狀態，通過氣控閥3 實現水路的流通與切斷，通過氣控閥14 實現隔膜泵的開啟和關閉，從而實現液位的實時監測和自動補給。

3 性能特點

乳化液箱氣動自動供液控制裝置主要由取得煤礦礦用產品安全標志的BQG-70/0.2 氣動隔膜泵組成，性能安全穩定，通過U 型銷將液管及其配件相連接，連接件互相不會摩擦，避免了火花的產生，解決了在高瓦斯、高突出礦井的安全使用問題，對煤礦的安全生產起到了重要作用[7]。

乳化液箱氣動自動供液控制裝置使用非常方便。使用時，打開氣體和液體閥門，系統開始運行，當乳化液加至指定最高位置時，裝置工作狀態改變，停止加液[8]。整個系統運行過程中只需操作人員打開閥門就，無需復雜的操作。

4 安裝方法

（1）將裝置平放至泵站液箱旁邊或懸掛于液箱一側。

（2）將礦井風管、水管和乳化油管分別與箱體外側的管口相連接。

（3）將高低液位的2 個探頭依據液箱所需要保持液位的高度，利用探管上的螺栓分別固定，并將探管懸于乳化液泵箱上方[9]。

（4）將高低液位探頭連接的氣管分別插入裝置箱體的對應位置，將氣管固定牢固。

5 結束語

該項目在某礦成功推廣應用，有效地杜絕了綜采工作面乳化液泵站吸空現象的發生，同時其自動補液的功能可將原來的專職頂崗泵站司機變為兼職巡檢人員，減少了人力；另外，裝置自帶的乳化液配液系統，可有效保證在乳化液濃度達到要求的情況下減少乳化油的消耗，減少生產成本，操作工序更加簡單方便，生產效率得到了極大提高，進一步保障了煤礦的安全生產。