智能型乳化液保障系統(tǒng)選型研究

李衛(wèi)濤

摘 要：成套綜采裝備的發(fā)展對(duì)乳化液保障系統(tǒng)提出了更高的要求，促成了國(guó)內(nèi)智能型乳化液保障系統(tǒng)成套設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，提高了綜采裝備液壓系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，減少了故障率和停機(jī)時(shí)間，回采效率也得到較大地提升。

關(guān)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(guò)濾站

中圖分類號(hào)：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

乳化液保障系統(tǒng)是綜采成套設(shè)備的心臟與血液。乳化液保障系統(tǒng)成套設(shè)備是煤礦綜采產(chǎn)品如：采煤機(jī)、刨煤機(jī)、液壓支架、刮板機(jī)等的動(dòng)力系統(tǒng)，其介質(zhì)為乳化液，如果污染和濃度配比管理不善，將導(dǎo)致電液控綜采設(shè)備失靈、停機(jī)停產(chǎn)。智能乳化液保障系統(tǒng)從控制水質(zhì)、乳化油及乳化液質(zhì)量3個(gè)目標(biāo)出發(fā)，通過(guò)中央智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成套設(shè)備的遠(yuǎn)程、集中監(jiān)控和管理，從而為刨煤機(jī)組或聯(lián)合采煤機(jī)組提供穩(wěn)定清潔的乳化液，保障電液控系統(tǒng)的可靠性，減少故障率和停機(jī)時(shí)間。

1.智能型乳化液保障系統(tǒng)組成

結(jié)構(gòu)上，智能型乳化液保障系統(tǒng)是針對(duì)全自動(dòng)化聯(lián)合采煤機(jī)組和全自動(dòng)化刨煤機(jī)組綜采順槽工作面的實(shí)際條件，以煤礦順槽工作面?zhèn)鹘y(tǒng)的乳化液動(dòng)力系統(tǒng)為核心（主要包括乳化液泵站、水處理設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備）、變頻器、自動(dòng)乳化液濃度配比系統(tǒng)，選配相關(guān)的順槽輔助系統(tǒng)（噴霧泵站、組合開關(guān)箱等），采用分布式控制方式，通過(guò)設(shè)備列車上的乳化液泵站中央監(jiān)控系統(tǒng)和聯(lián)合采煤機(jī)組或刨煤機(jī)組的中央控制室實(shí)現(xiàn)整個(gè)順槽綜采設(shè)備的集中監(jiān)控和管理。構(gòu)建了一個(gè)本質(zhì)安全、高效率和高智能化的智能型乳化液保障系統(tǒng)，如圖1所示。

技術(shù)上，智能型乳化液保障系統(tǒng)是集機(jī)械、液壓、污水處理、電子、自動(dòng)控制、光電傳感器、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)的融合。特別是乳化液設(shè)備工況監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)、電液控制技術(shù)、集中監(jiān)控技術(shù)、水處理技術(shù)及礦用傳感器技術(shù)等方面，在智能型乳化液保障系統(tǒng)得到了充分的應(yīng)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(jù)立柱的初撐力或千斤頂?shù)淖畲笸屏?lái)確定。

2.2 根據(jù)立柱初撐力計(jì)算

乳化液泵站的壓力，必須選用上述兩項(xiàng)計(jì)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(dòng)速度的大小。為了較好地發(fā)揮采煤機(jī)的效能，支架的移動(dòng)速度應(yīng)與采煤機(jī)正常牽引速度相適應(yīng)。泵站的流量應(yīng)根據(jù)每架支架在移架工作循環(huán)中需要?jiǎng)幼鞯囊簤焊椎淖畲罅髁縼?lái)確定：

由此計(jì)算，當(dāng)立柱下降行程取50mm～100mm，單臺(tái)支架動(dòng)作或3臺(tái)支架同時(shí)動(dòng)作所需流量，循環(huán)動(dòng)作為：降架——拉架——升架。

由于在操作中還需要一定的輔助時(shí)間，同時(shí)還應(yīng)考慮系統(tǒng)的漏損，所以單泵的實(shí)際流量比計(jì)算值要大一些，推薦3架同時(shí)動(dòng)作，立柱降50mm是泵站方案，總需求流量 1290L/min，故優(yōu)選流量為400L/min，壓力37.5MPa單泵，電機(jī)功率315kW，配置4泵兩箱，3臺(tái)同時(shí)工作，1臺(tái)備用。

2.5 泵站電動(dòng)機(jī)功率的確定

泵站電動(dòng)機(jī)功率與泵站壓力和流量有關(guān)，當(dāng)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(dòng)機(jī)優(yōu)選功率315kW電機(jī)。

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(guò)程中所需工作液體的總倉(cāng)庫(kù)，其容積的確定要按照以下幾點(diǎn)進(jìn)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(yīng)能容納全部主進(jìn)、回液管路的回流流量。（3）乳化液箱容積應(yīng)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(jù)工作面噴霧降塵及設(shè)備冷卻的需要，噴霧泵站選用3臺(tái)BPW500/16噴霧泵，每臺(tái)泵單泵流量為500L/min，壓力16MPa，配160kW電機(jī)，兩臺(tái)作業(yè)一臺(tái)備用，設(shè)有兩個(gè)水箱，單個(gè)工作容積3500L，總?cè)莘e7000L。

4.高低壓反沖洗過(guò)濾站的確定

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

5.水處理設(shè)備的確定

礦方水質(zhì)硬度，優(yōu)選軟化和反滲透水處理設(shè)備，根據(jù)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(shí)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(jīng)過(guò)5μm～15μm高精過(guò)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(jù)乳化液泵站電機(jī)功率為315kW，確定優(yōu)選乳化液泵變頻器為315kW，電壓等級(jí)1140V。

7.智能型乳化液保障系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)順槽乳化液成套設(shè)備智能化、集約化。（2）實(shí)現(xiàn)順槽工作面無(wú)人值守，人工巡視，減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高人身安全度。（3）實(shí)現(xiàn)乳化液泵站變頻調(diào)速，改善工作面泵站壓力波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，降低能源浪費(fèi)，延長(zhǎng)泵站壽命，保護(hù)工作面液壓元件。（4）全面控制水質(zhì)及乳化液的質(zhì)量，保障為工作面高質(zhì)量乳化液的供應(yīng)。（5）推動(dòng)煤炭生產(chǎn)向高產(chǎn)高效集約化方向發(fā)展，促進(jìn)煤炭生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步。（6）提高煤礦系統(tǒng)信息化水平及自動(dòng)化管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]林尚飛.礦用乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.