礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統

張 鵬

（國家能源集團神東煤炭集團公司信息管理中心，陜西 神木縣 719315）

伴隨著我國煤炭企業對安全、高產、高效、綠色生態開采要求不斷的提升，綜采工作面液壓支架逐步向高阻力、大采高方向發展，這樣就對乳化液泵站的供液效率、能力和質量提出了更加高的要求。與此同時煤礦井下綜采工作面設備自動化、智能化程度不斷提高，對化液泵精準恒壓控制也提出了比較高的需求。

在傳統的供液工作中，設施自身的自動化性能和運行質量不足，必然會影響綜采工作面液壓支架的工作效果和質量，為了進一步提高工作效率，整合設備運行水平十分關鍵，礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制制系統可根據采煤機的運行速度、液壓支架的動作等因素，保證乳化液泵站在各種復雜的環境下能精準的輸出乳化液保證液壓支架工作實效性，值得全面推廣。

我國高產高效礦井一直被進口采掘設備壟斷，為打破進口技術對國內乳化液供液系統市場的壟斷，全面提升國產乳化液供液系統的技術水平和智能化水平，所以，全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統顯得至關重要。

1 礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統的應用價值

礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統配備全變頻器驅動模式，應用礦用隔爆兼本安型變頻設備，能規避對溫度、濕度要求較高且易燃易爆的弊端，提升了整體運行的實效性。與此同時，在變頻器處理基礎上還設置了PWM脈沖寬度調制單元，一定程度上打造能源節約型系統處理模式，為煤礦生產效率和設備智能化控制工作的全面落實提供保障，優化了整體管理水平[1]。

礦用全變頻乳化液泵精準恒壓供液系統在應用中融合了自動化供液系統運行體系，將采煤機、液壓支架的通訊信號與乳化泵站電控系統連接，將乳化液泵站的系統壓力、采煤機的運行速度、液壓支架每一根油缸動作對乳化液需求量作變量控制，精準計算每臺泵站在不同轉速下的輸出乳化液流量，建立自動控制模型，實現乳化泵站系統壓力的精準控制。適應高產高效礦井的應用，打破進口技術對國內乳化液供液系統市場的壟斷。

為整體工作效率的優化提供保障，礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統還能配合液位傳感器、溫度傳感器等實現系統化信息收集和數據處理，為后續工作的落實提供保障，打造安全、可行、科學的施工環境。

2 礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統的應用

為了保證全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統能發揮其實際作用，應根據實際情況，對乳化液泵站的輸出壓力、流量等進行詳細分析與計算，確定PID控制變量，完成自動控制模型建立。

（1）綜采工作面工作流程研究。生產過程中每臺支架整個動作流程包括，主流程：降立柱-拉支架-升立柱-推溜；輔助動作：伸縮梁伸-護幫伸-護幫收-伸縮梁收。根據采煤機運行速度，計算出跟機時每分鐘需要動作的支架數量；根據實際情況列出支架動作；將所有動作所需流量累計即為泵站每分鐘總流量∑ ，再結合液壓支架實時動作情況進行微調。

（2）為了確保相應的結構能發揮實際應用水平，要保證乳化液泵站的乳化液液位滿足相應數值，且能建立液位動態跟蹤模式，利用實時性自動報警機制提升安全管理效果。并且，乳化液泵組的溫度也要控制在恒定數值范圍內，避免因為泵組溫度較高出現燒損的問題[2]。

（3）乳化液液位不能超標也同樣不能過低，配比過程要對濃度予以重視，保證支架正常應用，利用油位動態跟蹤顯示的模塊確保能及時查詢數據。

（4）乳化液泵內部配備自動控制模塊，借助PLC完成相應的工序調節和指令的控制。主機芯要利用熱管技術完成溫度的管理，從而一定程度上避免水冷等凝固物對運行質量產生影響。

（5）礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統采取的是一體化設計模塊，整個操作系統都會在防爆設備中完成集成處理工作，這對于泵站移動運行和動態化控制具有一定優勢，能在提升具體工作實效性的同時，保證工作環節的安全有效。借助動態化控制和信息監測，提高了整體監管流程的完整性，發揮礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統的應用優勢。

3 礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統的應用路徑

在礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統應用中，要明確其工作原理，從而結合具體的應用方案，維護供液控制系統的運行質量。

3.1 基本原理

礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統中變頻器、交流電機、壓力傳感器、溫度傳感器和主站、分站控制器是關鍵元件，借助各傳感器檢測數據、采煤機運行速度、液壓支架動作需液量等指標建立PID控制，充分發揮變頻器作用，從而滿足液壓支架的運行需求[3]。

一方面，乳化液泵站整體變頻控制，利用變頻器器工作原理在不同工況下做響應控制。在井下操作時會受到諸多因素的影響，為了保證補壓等操作流程的合理性，就要借助PLC指令完成變頻器多種控制模式，避免運行過程受到制約。

另一方面，在泵站內設有相應的傳感器設備，能對溫度、壓力、液壓等進行集中的檢測，有效實現傳感器連鎖處理，尤其是針對礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統運行異常情況能進行數據收集和及時警報，甚至是直接完成強制性停機，具體情況見下表：

表1 報警情況信息

3.2 系統應用流程

本文以神東煤炭集團應用的630L/min乳化液泵為例，乳化液泵系統中設置乳化油箱、計量泵、PLC模塊以及電磁閥等，并且在相應設備上設置防爆安全單元，從而有效建立完整且安全的應用運行程序。

首先，應用自動配液裝置，能在完成配液操作的基礎上為乳化泵站提供對應濃度的乳化液，需要注意的是，為了有效維持相應操作的規范性，需要維持在恒壓工作狀態，，整合具體應用流程的同時實現可持續性動態監督。

其次，應用機組中PLC為主要控制單元，保證主站、從站之間形成良好的溝通和互動，借助協議通訊就能維持其實際應用規范，從而確保具體工作流程的可行性。控制單元要依從具體的處理工序進行統籌管理，應用計量泵實現乳化油的處理，確保乳化油和清水之間能形成有效的混合和分離。然后，要借助攪拌器進行攪拌，打造適宜濃度后應用乳化液輸出泵直接輸入到乳化液箱內。

最后，計量泵要對相應的用量和濃度進行控制，確保能完成低位警報處理，一旦出現警報，就要進行乳化油的添加，或者是更換；若是配量超標，則會借助高位警報要求停止乳化油的配置.

3.3 效益

礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統的應用能從根本上提高整體工作的效率，并且優化相應工序的合理性。一方面，乳化泵站變頻器自身的電流較小，這就使得啟動速度較為平穩，提升了相應工序的可靠性和運行效率，減少電網沖擊，也為機械沖擊的平穩過渡提供保障，這就使得整體系統的節能效果較好，有效提升經濟效益。另一方面，礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統還能對變量進行自動控制，避免了配液以及泵機溫度超標等問題，及時借助警報進行安全預警，實現了經濟效益和安全效益的雙贏。

4 結束語

總而言之，在科學技術不斷發展的時代背景下，礦用全變頻乳化液泵精準恒壓控制系統的應用受到了廣泛關注，要結合實際情況落實更加完整的系統管理方案，發揮技術優勢的同時，減少安全隱患問題，打造更加安全經濟的應用模式，為煤礦電壓管理工作的可持續發展提供保障。