乳化液箱氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置應(yīng)用與優(yōu)化

任 浩，張 強(qiáng)

（1.晉煤集團(tuán)技術(shù)中心，山西晉城 048006；2.山西晉煤集團(tuán)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，山西晉城 048006）

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)礦井裝備的乳化液自動(dòng)補(bǔ)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(dòng)補(bǔ)液裝置，具有系統(tǒng)精確度高、系統(tǒng)穩(wěn)定、可視效果好等優(yōu)點(diǎn)，但其安裝復(fù)雜、不便于維修、使用成本高，對(duì)高瓦斯、高突出礦井的使用具有一定的局限性[1]。氣控自動(dòng)補(bǔ)液裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維修、性能可靠、安全性能好、使用成本低等特點(diǎn)。

傳統(tǒng)條件下，乳化液箱的水通過(guò)人工添加，浪費(fèi)了大量的時(shí)間，如果出現(xiàn)泵站維修等特殊情況，則會(huì)出現(xiàn)乳化液箱內(nèi)的供液被吸空，氣體進(jìn)入供液管內(nèi)，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，并且乳化液箱被吸空后，通過(guò)人工進(jìn)行補(bǔ)水、補(bǔ)油，不能準(zhǔn)確控制配比，導(dǎo)致乳化液濃度發(fā)生變化，對(duì)采面的生產(chǎn)造成極大的安全隱患[2]。氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置可直接對(duì)液箱內(nèi)乳化液的液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到低液位及時(shí)添加乳化液，高液位及時(shí)停止補(bǔ)液，使泵箱內(nèi)乳化液總量始終保持在允許范圍以內(nèi)，從而防止因乳化液液面過(guò)高溢出，造成資源浪費(fèi)；過(guò)低導(dǎo)致泵站吸空，影響乳化液泵的安全運(yùn)行及工作面的正常生產(chǎn)[3]。

1 氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置

乳化液箱氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置通過(guò)氣動(dòng)控制理論分析、氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、殼體及元器件優(yōu)化設(shè)計(jì)、樣機(jī)測(cè)試、井下試驗(yàn)等步驟進(jìn)行實(shí)施。在樣機(jī)組裝測(cè)試和井下試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)裝置進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，使其滿足在不同工作環(huán)境和狀態(tài)下運(yùn)行可靠、靈敏[4]。

該裝置主要由液位氣動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和乳化液自動(dòng)配液系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 工作原理

乳化液箱氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置采用氣動(dòng)方式對(duì)液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)控制氣控閥門的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)隔膜泵的啟停。裝置的氣動(dòng)液位控制回路通過(guò)感應(yīng)探頭處微小的液壓信號(hào)來(lái)判斷液位狀態(tài)，液位控制范圍通過(guò)改變“高”、“低”2個(gè)檢測(cè)管探頭的位置來(lái)設(shè)定[5]。在液位超過(guò)和低于預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)，通過(guò)氣控閥自動(dòng)將隔膜泵關(guān)閉和開啟，從而實(shí)現(xiàn)低液位運(yùn)行補(bǔ)液、高液位停止工作的自動(dòng)補(bǔ)液功能。其原理圖如圖2所示，具體工作過(guò)程如下。

（1）當(dāng)?shù)鸵何惶筋^處液體壓力小于系統(tǒng)微壓時(shí)，系統(tǒng)微壓通過(guò)兩個(gè)液位探頭泄壓，無(wú)法打開常閉氣動(dòng)隔膜閥，排水系統(tǒng)不工作；給液裝置中，氣動(dòng)隔膜閥同樣無(wú)法打開，但氣源可以通過(guò)新增的兩位三通閥，使給液系統(tǒng)工作。

圖2 氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置原理圖

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

（3）當(dāng)液位高于高液位探頭且液體壓力大于系統(tǒng)微壓時(shí)，常閉氣動(dòng)隔膜閥動(dòng)作打開，排水裝置開始工作。給液裝置中，則將2個(gè)兩位三通閥同時(shí)關(guān)閉，給液系統(tǒng)停止工作。

（4）當(dāng)液位下降至高、低2 個(gè)液位探頭中間且低液位探頭處液體壓力大于系統(tǒng)微壓時(shí)，氣動(dòng)隔膜閥不動(dòng)作，工作狀態(tài)不變。

（5）當(dāng)?shù)鸵何惶筋^處液體壓力小于系統(tǒng)微壓時(shí)，系統(tǒng)微壓釋放，氣動(dòng)隔膜閥恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)，排液裝置停止工作，給液裝置開始補(bǔ)液。

氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3 所示。在水路和乳化油兩路分別布置一個(gè)氣動(dòng)閥3和14，氣動(dòng)閥3的進(jìn)口依次連接調(diào)壓閥1和水流量計(jì)2；乳化油通過(guò)氣動(dòng)閥14實(shí)現(xiàn)隔膜泵10的開啟和關(guān)閉；氣源的另一路風(fēng)管經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥13和汽水分離器12 后，通過(guò)風(fēng)管三通分別連接兩位三通閥6 和隔膜閥7；隔膜閥7的側(cè)接口和液位探測(cè)器的“L”口相連，“H”口和兩位三通閥8相連[6]；調(diào)壓器10的進(jìn)氣端通過(guò)2個(gè)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(jīng)過(guò)節(jié)流閥5、面板式流量計(jì)4和減壓后的水通過(guò)液管三通進(jìn)入乳化液油箱。

圖3 氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置結(jié)構(gòu)圖

液位探測(cè)器9 通過(guò)感應(yīng)探頭處微小的液壓信號(hào)來(lái)判斷液位狀態(tài)，通過(guò)氣控閥3 實(shí)現(xiàn)水路的流通與切斷，通過(guò)氣控閥14 實(shí)現(xiàn)隔膜泵的開啟和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)液位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)給。

3 性能特點(diǎn)

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

乳化液箱氣動(dòng)自動(dòng)供液控制裝置使用非常方便。使用時(shí)，打開氣體和液體閥門，系統(tǒng)開始運(yùn)行，當(dāng)乳化液加至指定最高位置時(shí)，裝置工作狀態(tài)改變，停止加液[8]。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中只需操作人員打開閥門就，無(wú)需復(fù)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(cè)。

（2）將礦井風(fēng)管、水管和乳化油管分別與箱體外側(cè)的管口相連接。

（3）將高低液位的2 個(gè)探頭依據(jù)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(duì)應(yīng)位置，將氣管固定牢固。

5 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目在某礦成功推廣應(yīng)用，有效地杜絕了綜采工作面乳化液泵站吸空現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)其自動(dòng)補(bǔ)液的功能可將原來(lái)的專職頂崗泵站司機(jī)變?yōu)榧媛氀矙z人員，減少了人力；另外，裝置自帶的乳化液配液系統(tǒng)，可有效保證在乳化液濃度達(dá)到要求的情況下減少乳化油的消耗，減少生產(chǎn)成本，操作工序更加簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)效率得到了極大提高，進(jìn)一步保障了煤礦的安全生產(chǎn)。