淺析水處理及遠(yuǎn)距離供配液系統(tǒng)的應(yīng)用

張銳

摘 要：為保證綜采工作面設(shè)備用水和乳化液的可靠性，為后續(xù)新建設(shè)綜采自動(dòng)化工作面電液控支架提供可靠的工作介質(zhì)，應(yīng)用礦井水處理和遠(yuǎn)距離供配液系統(tǒng)，保障設(shè)備回采過(guò)程中的正常使用。

關(guān)鍵詞：水處理;遠(yuǎn)距離供配液;過(guò)濾系統(tǒng);應(yīng)用

1 前言

礦井綜采工作面乳化液配制及泵站系統(tǒng)一般布置在綜采工作面順槽系列車(chē)處，乳化液配比通常采用簡(jiǎn)易裝置，配比濃度采用人工糖分儀監(jiān)測(cè)，這種方式存在以下問(wèn)題：①配液濃度控制難度大，操作困難。當(dāng)配比濃度低時(shí)，將對(duì)設(shè)備造成較大影響;當(dāng)配比濃度高時(shí)，會(huì)造成乳化油的浪費(fèi);②配比操作為開(kāi)放式操作，在乳化油桶抽油、液箱開(kāi)口等處易進(jìn)入煤塵、頂板掉落的煤矸等雜物污染，對(duì)液壓系統(tǒng)造成堵塞;③工作面現(xiàn)場(chǎng)管理難度較大，由于對(duì)乳化油用量考核較難，現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)跑漏液現(xiàn)象，造成大量浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。

綜采工作面乳化液配液用水通常采用礦井壓水，因其水質(zhì)硬度高、含鹽量、離子量多，容易結(jié)垢、堵塞，造成乳化液泵站、支架閥組、千斤、立柱故障。隨著各礦井自動(dòng)化工作面的逐步建設(shè)，電液控支架對(duì)乳化液配液用水的水質(zhì)也提出了更高的要求。

針對(duì)上述問(wèn)題，需應(yīng)用一套高質(zhì)量的具備水質(zhì)處理、乳化液自動(dòng)配比、集中供應(yīng)、用量考核功能的系統(tǒng)，做到水質(zhì)處理效果好、清潔度高，乳化液配比質(zhì)量高、濃度精準(zhǔn)，對(duì)乳化液用量細(xì)化考核，保證綜采工作面泵站系統(tǒng)、支架液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的同時(shí)，通過(guò)量化考核減少乳化油的投入，節(jié)約資金。根據(jù)集團(tuán)公司各礦井實(shí)際情況，由于礦井大巷延伸，將集中供配液系統(tǒng)安裝在地面，距離井下綜采工作面距離過(guò)遠(yuǎn)，且輸送距離過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成管路投資大和管路沿線壓力損失大等問(wèn)題，因此在井下各盤(pán)區(qū)選擇合適地點(diǎn)建設(shè)乳化液集中供配液硐室，通過(guò)高壓或低壓乳化液輸送管路為盤(pán)區(qū)內(nèi)綜采工作面集中供液，是較為經(jīng)濟(jì)合理的方案。

2 系統(tǒng)組成及主要功能

2.1 綜合供水處理系統(tǒng)

將礦井壓水經(jīng)粗過(guò)濾（精度200μm）和精過(guò)濾（精度10μm）后，再通過(guò)RO反滲透（用于分離離子和脫鹽）處理成高質(zhì)量的配液用純水，存入純水箱備用。因配液用水的硬度、硫酸根離子和氯離子的含量對(duì)乳化液的穩(wěn)定性影響較大，所以要得到高質(zhì)量的乳化液，配液用水的水質(zhì)是關(guān)鍵因素。常規(guī)樹(shù)脂軟化技術(shù)只能降低水的硬度，而不能減少硫酸根離子的含量，反而會(huì)增加氯離子的含量，不是配液用水的最佳處理方案;通過(guò)RO反滲透處理工藝能去除水中絕大多數(shù)的鈣、鎂、硫酸根、氯等離子以及其他雜質(zhì)、細(xì)菌、有機(jī)物，處理后的水質(zhì)接近純水，而且由于沒(méi)有細(xì)菌不會(huì)使乳化液變質(zhì)，是最佳的配液用水處理工藝。

采用反滲透處理過(guò)的純水配置的乳化液比較穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)析皂現(xiàn)象，可將配比濃度由5%降低到3～4%，也可節(jié)約大量乳化油;由于采用純水配液，乳化油或濃縮液的配方可減少抗硬水劑等添加劑，采購(gòu)成本也稍有降低。同時(shí)經(jīng)過(guò)一級(jí)初過(guò)濾的水可以用于可水冷設(shè)備的冷卻水，減少冷卻水套結(jié)垢、腐蝕、堵塞等現(xiàn)象。

2.2 乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)

自動(dòng)配比系統(tǒng)由原液箱（存放乳化油或濃縮液，含抽油泵等附屬設(shè)備）、乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)、乳化液濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、乳化液緩存箱等組成，主要完成乳化液的自動(dòng)配比過(guò)程，將配比好的高清潔標(biāo)準(zhǔn)濃度的乳化液存入緩沖箱內(nèi)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)乳化液的濃度變化，如發(fā)現(xiàn)濃度下降及時(shí)補(bǔ)充乳化油并進(jìn)行配比，從而使乳化液達(dá)到設(shè)定濃度。

自動(dòng)配液系統(tǒng)的純水來(lái)源為水處理設(shè)備的純水，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)水通過(guò)浮球閥控制，通過(guò)水位傳感器和浮球閥控制清水箱內(nèi)水位在設(shè)定的區(qū)間范圍，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)水和停水的操作。

乳化液自動(dòng)配液時(shí)的濃度，通過(guò)配比電控箱控制電磁水閥和配比泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)液箱內(nèi)液位低于設(shè)定液位時(shí)，液位傳感器發(fā)信號(hào)至電控箱將進(jìn)水電磁閥打開(kāi)往液箱內(nèi)補(bǔ)水，同時(shí)循環(huán)泵（將乳化液從液箱內(nèi)送至檢測(cè)箱檢測(cè)，然后將乳化液返回液箱的設(shè)備）開(kāi)啟并實(shí)時(shí)檢測(cè)液箱內(nèi)濃度，若濃度低于設(shè)定值則配比泵（將乳化油送至液箱內(nèi)補(bǔ)充乳化液濃度的設(shè)備）開(kāi)啟向液箱內(nèi)補(bǔ)充乳化液，直至濃度達(dá)到設(shè)定值，并達(dá)到高液位后停止補(bǔ)液配液。整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化程度較高，配比濃度精準(zhǔn)可靠。

2.3 乳化液泵站系統(tǒng)

乳化液泵站系統(tǒng)采用綜采工作面泵站常規(guī)系統(tǒng)，根據(jù)供液量可配置三泵兩箱，為綜采工作面供液（每個(gè)綜采工作面按2臺(tái)泵配置即可滿足使用要求，另外一臺(tái)備用），這樣可大大提高乳化液泵站的利用率，減少設(shè)備的投入和維護(hù)費(fèi)用。泵站系統(tǒng)同時(shí)配置集中控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)泵站系統(tǒng)設(shè)備工況監(jiān)測(cè)及控制，具備泵站組合自動(dòng)開(kāi)停、時(shí)間運(yùn)行均衡控制、系統(tǒng)總管壓力監(jiān)測(cè)、泵站油液箱監(jiān)控等功能，從而實(shí)現(xiàn)泵站的智能化聯(lián)動(dòng)、無(wú)人值守控制。

2.4 進(jìn)液高壓反沖洗及回液過(guò)濾系統(tǒng)

進(jìn)液高壓反沖洗過(guò)濾系統(tǒng)，可對(duì)通過(guò)乳化液泵站增壓后輸送至工作面液壓支架的乳化液進(jìn)行過(guò)濾（過(guò)濾精度25μm），從而保證乳化液進(jìn)入支架電液控閥組元器件前進(jìn)行統(tǒng)一過(guò)濾。系統(tǒng)可通過(guò)時(shí)間、壓差等方式進(jìn)行自動(dòng)反沖洗或人工手動(dòng)反沖洗從而提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度和使用壽命。

回液過(guò)濾系統(tǒng)對(duì)通過(guò)工作面液壓支架管路返回的支架回液在重新進(jìn)入系統(tǒng)液箱前進(jìn)行過(guò)濾（過(guò)濾精度60μm），保證返回乳化液箱系統(tǒng)內(nèi)乳化液的清潔。

2.5 集中監(jiān)測(cè)控制及考核計(jì)量系統(tǒng)

集中監(jiān)測(cè)控制及考核計(jì)量系統(tǒng)主要由集控主機(jī)、各種傳感器、計(jì)量?jī)x表、出口配液塊及電動(dòng)截止閥、遠(yuǎn)程監(jiān)控通訊分站等組成。主要完成以下功能：①自動(dòng)/手動(dòng)控制乳化液泵起停：自動(dòng)時(shí)，集控系統(tǒng)根據(jù)用液流量、壓力自主判斷需起動(dòng)乳化液泵數(shù)量，用液量增加自動(dòng)增加運(yùn)行乳化液泵數(shù)量，用液量減少自動(dòng)停止多余乳化液泵，以利于節(jié)能并避免不必要的設(shè)備磨損;手動(dòng)時(shí)，操作人工根據(jù)需要對(duì)乳化液泵進(jìn)行單起單停;②乳化液泵站的監(jiān)測(cè)、顯示、保護(hù)功能：對(duì)乳化液泵站的潤(rùn)滑油壓力、溫度、吸液壓力、乳化液箱液位、乳化液溫度、乳化液濃度、乳化液系統(tǒng)出口壓力、流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)、顯示，保護(hù)乳化液泵站，防止因泵站吸空、潤(rùn)滑不良而損壞;③遠(yuǎn)程通訊控制功能：在工作面設(shè)備列車(chē)設(shè)置遠(yuǎn)程通訊控制終端，通過(guò)該終端可完成遠(yuǎn)程起停乳化液泵、遠(yuǎn)程控制集中供液硐室出口電動(dòng)截止閥開(kāi)停供液、就地顯示進(jìn)回液壓力、流量、集中供液硐室設(shè)備起停狀態(tài)等;④供回液管路泄漏監(jiān)測(cè)報(bào)警保護(hù)功能：通過(guò)監(jiān)測(cè)比對(duì)供回液管路兩端流量計(jì)的瞬時(shí)流量差值來(lái)判斷管路沿線是否有較大跑漏液，若發(fā)現(xiàn)流量差值較大可發(fā)出報(bào)警或及時(shí)停止該管路的供液;⑤計(jì)量考核及報(bào)表管理、上傳功能：通過(guò)集中供液硐室、工作面供、回液管路出口上的流量計(jì)，計(jì)量工作面的乳化液消耗量，形成班、日、月、年報(bào)表，根據(jù)報(bào)表可對(duì)各個(gè)綜采隊(duì)進(jìn)行乳化油消耗考核。同時(shí)對(duì)各設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、各設(shè)備起、停時(shí)間、計(jì)量報(bào)表等，自動(dòng)生成柱狀圖和歷史曲線圖，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行上傳。

3 水處理及遠(yuǎn)距離供配液應(yīng)用效果

水處理及遠(yuǎn)距離供配液系統(tǒng)是煤礦自動(dòng)化綜采工作面裝備發(fā)展的必要趨勢(shì)，該系統(tǒng)的應(yīng)用效果主要表現(xiàn)在以下幾方面：①水處理及多級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)應(yīng)用解決了工作面設(shè)備用水硬度高、腐蝕性離子多，易造成設(shè)備堵塞、腐蝕等問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)液高壓反沖洗及回液過(guò)濾系統(tǒng)的應(yīng)用，有效保證工作設(shè)備用乳化液的清潔度;②乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)應(yīng)用解決了手動(dòng)配置乳化液穩(wěn)定性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、配比濃度不準(zhǔn)確、乳化油浪費(fèi)等問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了乳化液箱液位的自動(dòng)檢測(cè)和乳化液自動(dòng)補(bǔ)液等控制，達(dá)到無(wú)人值守的目的;③泵站及其供電移動(dòng)變電站安裝在盤(pán)區(qū)集中供配液硐室，能夠有效減少系列車(chē)設(shè)備數(shù)量，改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，降低污染源對(duì)工作面用水、用液清潔度的影響，減少設(shè)備移動(dòng)或運(yùn)行中的意外損壞，降低設(shè)備故障率及維護(hù)強(qiáng)度，提高設(shè)備使用壽命，減少重復(fù)投入;④乳化液泵站集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了泵站組合自動(dòng)開(kāi)停、時(shí)間運(yùn)行均衡控制、系統(tǒng)總管壓力監(jiān)測(cè)、泵站油液箱監(jiān)控等功能，具備了泵站的智能化聯(lián)動(dòng)、無(wú)人值守控制功能。

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