综采工作面乳化液泵站智能集中控制系统应用

郭志伟

(山西古县西山鸿兴煤业，山西古县040205)

综采工作面乳化液泵站智能集中控制系统应用

郭志伟

(山西古县西山鸿兴煤业，山西古县040205)

针对原乳化液泵站系统技术落后，影响工作面正常生产，甚至存在安全隐患的问题，山西古县西山鸿兴煤业在近年投运了一套综采工作面乳化液泵站智能集中控制系统，采用变频电机与泵站控制箱、高低压反冲洗装置等的全新组合设备，提高了泵站的使用可靠性，实现向工作面提供恒压恒流的乳化液，减少了泵站的事故发生率及维护劳动量，节省了电能的消耗，为提高综采工作面的产量、保障工作面安全生产创造了条件。

综采工作面;乳化液;泵站;智能;集中控制

我国煤炭工业发展迅速，新技术设备投入更新快煤矿机电设备的好坏决定了井下煤炭产量、质量及现场生产安全。煤矿井下综采工作面乳化液泵站智能集中控制系统的应用，保障了乳化液泵站实时监测运行。泵站恒压供液至工作面，减少了泵站故障、电能消耗，确保了工作面高效安全生产。

山西古县西山鸿兴煤业有限公司有2个综采工作面，配备2套乳化液泵站，每套泵站为“两泵一箱”形式，原使用型号为SRB2BA型乳化液泵，电动机功率为125 kW．正常工作方式是1台泵工作，1台泵备用，特殊情况下可以2台泵同时工作，以保证供液的可靠性。

1 原乳化液泵站存在的问题

在工作面生产过程中，原乳化液泵站能耗大，电气控制以及自动化技术等落后于现代综采设备的技术水平，经常出现流量不够、不稳定、压力不恒定、故障多、维修量大等诸多问题，主要存在的问题表现为以下几点:

1.1 工作面安全无保证

由于原使用的乳化液泵站系统经常出现流量不够、不稳定、压力不恒定、故障多、维修量大等诸多问题，影响工作面液压支架工作压力、移架顶刮板输送机速度，而初撑力不够、移架速度慢或顶不动刮板输送机等会影响采煤工艺实施，造成工作面支护不及时、顶板漏顶等重大安全隐患，直接威胁工作面安全生产。

1.2 乳化液泵站运行耗能大

煤矿井下综采工作面使用大量的液压支架支护工作面顶板、推移刮板输送机。转载机的前进拉移和工作面超前使用液压单体支柱支护等，均靠乳化液泵提供足够、恒定的液压压力来实现，需要乳化液泵每天长时间地满负荷运转，以保证综采工作面液压系统的正常使用，但有做无用功的情况，因此存在耗能大、浪费等问题。下面为西山鸿兴煤业原乳化液泵1台泵站电机1年的电量消耗情况。

单台电机每天的用电量为:

式中:

W—用电量，kWh;

P—电机功率，kW，取125;

T—泵站1台电机每天的运行时间，h，取16;

cosΦ—功率因数，采掘机械一般为0.85～0.95，取0.87;

Kx—需用系数，泵站电机纯运转时间占24 h的比例，取0.7．

从上式可看出，功率为125 kW的单台电机每天用电量为1 218 kWh，以1年330 d工作日计，年用电量是401 949 kWh，按平均电价0.784元/kWh计算，全年电费为31.5万元;而2套乳化液泵站2台电机全年电费为73万元。原乳化液泵站系统每年耗电量很大。

1.3 非自动配液影响液压元件的使用寿命

由于原乳化液泵站系统未实现乳化液自动配比、高低液位自动控制，采用人工配液，泵站在运转时，乳化液浓度降低或液位降低时均不能及时发现。人工配液虽使用折射仪等仪器辅助，但是受水质、乳化油的变化，配液人员的责任心，误差等影响。另外，人工配液时，水和乳化油混合使箱口打开，虽采取措施，但各种煤尘、顶板污水等有可能进入液箱，乳化液清洁度不高，造成了乳化液的污染，乳化液浓度也得不到保障。而乳化液浓度降低甚至是清水时，会对液压支架、超前单体液压支柱、液泵活塞等造成损坏，进而造成液压元件锈蚀、腐蚀，降低液压元件的使用寿命，且存在安全隐患，尤其是工作面停采期间，此问题表现突出。

1.4 非自动控制、保护功能不全，故障多发

原乳化液泵站系统技术落后，人工控制、保护不全，系统爆管保护、高低液位保护、温度保护等均没有，只能依靠安全阀的超压保护，在泵组发生爆管、吸空、油温等故障时，会威胁现场人员安全，设备温度高、压力高等会造成电机烧坏及乳化液泵站、支架等设备的损坏，从而影响工作面正常生产。

2 解决办法

针对乳化液泵存在的耗能大、流量不稳定、压力不稳定、压力及温度不能实时监测等给矿井安全生产带来诸如支架支护初撑力不够、支护不好、刮板输送机不能及时推移等安全隐患的问题，山西古县西山鸿兴煤业本着节能、安全、智能、自动化等原则，进行了乳化液泵站的重新选用，以消除存在的一系列安全隐患，达到确保综采工作面安全生产的目的。

选用BRW200/31.5智能型乳化液泵站与RX200/16型乳化液箱、GLZ1200/31.5(10)A型高低压反冲洗过滤站、BPBT－220/1140乳化液泵站用隔爆兼本质安全型变频调速装置、KXJ－127型乳化液泵站用隔爆兼本质安全型电控箱等装置配套使用，采用智能集中控制系统技术，对泵站系统乳化液浓度、压力、液位、液体清洁度等进行自动检测和智能控制，达到乳化液的自动配比准确、反冲过滤保清洁的目的。

2.1 智能集中控制系统的主要特点

1)该套乳化液泵站智能集中控制系统实现了对乳化液泵站系统的在线实时监测，通过压力反馈信号控制变频器对泵站电动机进行调速，控制流量。在乳化液泵和高压反冲洗部分有蓄能器，因此，达到乳化液泵站系统恒压的目的。节能降耗方面，经过对比，在乳化液泵站系统正常运转的情况下，相比原系统可节约用电20%～30%．

2)该套乳化液泵站智能集中控制系统实现自动补液，高低液位自动控制。系统可以自动控制配液箱内乳化液的高低液位，泵站液位低于设定值时泵站启动自动补液，达到液位高压设定值时补液自动停止，实现乳化液液位自动控制的目的。实现乳化液的低补高停，节省了人力，也避免了人工补液配液时的污染问题，减少了液压元件的损坏。

3)该套乳化液泵站智能集中控制系统解决了乳化液配比浓度、洁净度问题。综采工作面日常工作中，影响乳化液泵站和支架安全、使用寿命的关键问题是乳化液的合适配比和洁净度。如乳化液浓度配比不合适或乳化液清洁度不高，则会对泵站和支架的各类元件造成较大的锈蚀、腐蚀，尤其是对液压支架的缸体造成较大的损坏，从而也造成大量元件的更换，浪费人力和财力。

该套装置在乳化液配液、使用的过程中对乳化液的浓度进行实时检测，保证浓度在3%～5%．泵站提供的乳化液通过高低压反冲过滤站，保证了乳化液的清洁度;通过二泵一箱的组合，一用一备，能及时给工作面提供清洁的、高质量的乳化液，保证了乳化液泵站系统的安全运行。

2.2 智能集中控制系统的主要保护功能

智能集中控制系统实现了对乳化液泵站液压系统的实时监测。为了使乳化液泵站系统正常地工作，智能集中控制系统将监测分成3部分，分别对乳化液泵站下列3个部位进行检测:

1)对液箱的监测。在液箱上主要有系统出口压力、乳化液箱的液位、乳化液温度等监测信号，通过对液箱进行实时监测，实现乳化液泵站压力传感器损坏保护(若压力传感器出现断线或损坏，系统将报警)、超压保护(若液压系统压力高于设定的超压值，超过PLC中所设定的时间，乳化液泵站系统将停止运行)、低压保护(若液压系统压力低于设定的超压值，超过PLC中所设定的时间，系统将报警)、液位保护(当液箱液位低于设定值时，系统报警保护，乳化液泵站停止运行)、乳化液液温保护(当乳化液液温超过设定值时，进行报警保护)、系统爆管保护(乳化液泵压力系统管路突然爆裂或压力5 s内由28.5 MPa下降到10 MPa会自动停机)、配液功能及补液功能(当乳化液被使用，液位达到补偿设定值时，配液系统开启对乳化液箱补液，保证液箱乳化液量)。

2)对液泵泵体的监测。在泵体上主要有曲轴箱的油位、曲轴箱油温、强迫润滑用的润滑油油压等监测信号，通过对泵体的实时监测，可以实现曲轴箱油位低位保护(当曲轴箱油位低时，进行报警保护，液泵停止运行)、齿轮泵油压保护(当齿轮泵油压低于设定允许值时，进行报警保护，液泵停止运行)和曲轴箱油温保护(当曲轴箱油温超过设定值时，进行报警保护)3种保护，实现了对液泵各部位进行有效地保护，保证了液泵安全正常运行。

3)对电机的监测。在乳化液泵电机上主要有定子温度和前后轴承温度监测信号，通过对电机实时监测，实现了电机超温保护(当电机定子、轴承温度超过设定值时，进行报警保护，液泵停止运行)。

智能集中控制系统通过上述对乳化液泵站系统的实时监测，实现了对乳化液泵站系统液位、各种温度、压力等多种保护。在乳化液泵站系统发生故障时，可以报警和停机，及时对乳化液泵站系统进行保护，现场相关人员在发现问题时可以通过报警类别对液泵进行检查维护，通过重新在规定允许范围内进行设定值调整等，更加有效地利用乳化液泵站系统，为综采工作面安全生产服务。

3 效益分析

3.1 经济效益

根据实测对比，使用节能变频自动控制、高低压反冲洗的智能集中控制系统的乳化液泵站，每台电机每年节电20%～30%．现使用泵站电动机功率为125 kW，按平均电价0.784元/kWh计算，年节电量为80 390～120 585 kWh，节约电费6～10万元;减少泵站工3人，按每人每年人工工资5万元计算，年节约人工费用约15万元，每年共计节约电费和人工工资约为21～25万元。两套智能集中控制系统的投运，每年可为西山鸿兴煤业共计节约电费和人工工资约为42～50万元。如加上每年节约大量的配件资金，经济效益可观。

3.2 安全效益

使用智能集中控制系统的乳化液泵站保护功能齐全，技术先进，保障了设备安全高效运转，保证了综采工作面安全生产。乳化液泵站智能集中控制系统在山西古县西山鸿兴煤业的应用，消除了矿井井下综采工作面存在的液泵流量、压力不稳定，支架初撑力不够，移架速度慢、不及时或顶刮板输送机顶不动等问题，促进了矿井安全生产。

4 结语

节电变频自动控制和综合保护系统技术比较先进，保护功能齐全，节电效果显著，代表节能、智能化控制发展的新方向，能达到节能、自动化控制、保护齐全、保证安全生产的目的，已在煤矿企业广泛使用。

App lication of Intelligent Centralized Control System on Em ulsion Pum p Station in Fully M echanized W orking Face

GUO Zhiwei

Aiming at the problems thatbackward technology of emulsion pump station system affects the normal production ofworking face，even has hidden trouble in safety．A set of emulsion pump station intelligent centralized control system of fullymechanized working face is introduced by Hongxing coal industry．It creates the conditions to improve the yield of fullymechanized working face and ensure the safety production ofworking face．

Fully mechanized working face;Emulsion;Pumping station;Intelligent;Centralized control

TD63+2.1

B

1672－0652(2015)09－0027－03

2015－08－02

郭志伟(1977—)，男，山西平遥人，2011年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事煤矿机电管理工作(E－mail)836514130@qq．com