智能型乳化液保障系统选型研究

李卫涛

摘 要：成套综采装备的发展对乳化液保障系统提出了更高的要求，促成了国内智能型乳化液保障系统成套设备的研发和应用，提高了综采装备液压系统运行可靠性，减少了故障率和停机时间，回采效率也得到较大地提升。

关键词：智能型乳化液保障；乳化液泵站；喷雾泵站；水处理站；高压过滤站

中图分类号：TD67 文献标识码：A

乳化液保障系统是综采成套设备的心脏与血液。乳化液保障系统成套设备是煤矿综采产品如：采煤机、刨煤机、液压支架、刮板机等的动力系统，其介质为乳化液，如果污染和浓度配比管理不善，将导致电液控综采设备失灵、停机停产。智能乳化液保障系统从控制水质、乳化油及乳化液质量3个目标出发，通过中央智能控制系统实现成套设备的远程、集中监控和管理，从而为刨煤机组或联合采煤机组提供稳定清洁的乳化液，保障电液控系统的可靠性，减少故障率和停机时间。

1.智能型乳化液保障系统组成

结构上，智能型乳化液保障系统是针对全自动化联合采煤机组和全自动化刨煤机组综采顺槽工作面的实际条件，以煤矿顺槽工作面传统的乳化液动力系统为核心（主要包括乳化液泵站、水处理设备、过滤设备）、变频器、自动乳化液浓度配比系统，选配相关的顺槽辅助系统（喷雾泵站、组合开关箱等），采用分布式控制方式，通过设备列车上的乳化液泵站中央监控系统和联合采煤机组或刨煤机组的中央控制室实现整个顺槽综采设备的集中监控和管理。构建了一个本质安全、高效率和高智能化的智能型乳化液保障系统，如图1所示。

技术上，智能型乳化液保障系统是集机械、液压、污水处理、电子、自动控制、光电传感器、计算机等多学科技术的融合。特别是乳化液设备工况监测及故障诊断技术、电液控制技术、集中监控技术、水处理技术及矿用传感器技术等方面，在智能型乳化液保障系统得到了充分的应用。

2.泵站选型方案

2.1 泵站压力的确定

乳化液泵站的工作压力，主要根据立柱的初撑力或千斤顶的最大推力来确定。

2.2 根据立柱初撑力计算

乳化液泵站的压力，必须选用上述两项计算中的最大值，如果不考虑压力损失，此泵站压力选为37.5MPa。

2.4 泵站流量的确定

泵站流量的大小，决定着支架的移动速度的大小。为了较好地发挥采煤机的效能，支架的移动速度应与采煤机正常牵引速度相适应。泵站的流量应根据每架支架在移架工作循环中需要动作的液压缸的最大流量来确定：

由此计算，当立柱下降行程取50mm～100mm，单台支架动作或3台支架同时动作所需流量，循环动作为：降架——拉架——升架。

由于在操作中还需要一定的辅助时间，同时还应考虑系统的漏损，所以单泵的实际流量比计算值要大一些，推荐3架同时动作，立柱降50mm是泵站方案，总需求流量 1290L/min，故优选流量为400L/min，压力37.5MPa单泵，电机功率315kW，配置4泵两箱，3台同时工作，1台备用。

2.5 泵站电动机功率的确定

泵站电动机功率与泵站压力和流量有关，当泵站的压力和流量确定之后，泵站轴输出的功率即可由下式确定：

电动机优选功率315kW电机。

2.6 乳化液箱容积的确定

乳化液箱是工作面液压支架工作过程中所需工作液体的总仓库，其容积的确定要按照以下几点进行：（1）乳化液箱的容积必须大于乳化液泵排量的3倍。（2）乳化液箱容积应能容纳全部主进、回液管路的回流流量。（3）乳化液箱容积应能容纳因采高变化引起的支架所需液量差。

3.喷雾泵站的确定

根据工作面喷雾降尘及设备冷却的需要，喷雾泵站选用3台BPW500/16喷雾泵，每台泵单泵流量为500L/min，压力16MPa，配160kW电机，两台作业一台备用，设有两个水箱，单个工作容积3500L，总容积7000L。

4.高低压反冲洗过滤站的确定

根据泵的流量，选定高压过滤站额定压力为40MPa，额定流量为2×1600=3200L，过滤精度为25μm；回液过滤站额定压力为1.6MPa，额定流量为2×2700=5400L，分级过滤，一级过滤精度为50或25μm，二级过滤精度25μm或10μm。

5.水处理设备的确定

矿方水质硬度，优选软化和反渗透水处理设备，根据工作面乳化液配比用水，冷却喷雾用水需要，水处理能力每小时70m3，乳化液配比用软化水或RO反渗透水处理能力5m3/h其中经过5μm～15μm高精过滤后用于冷却和喷雾，RO反渗透的高精软化纯净水用于乳化液配比使用。

6.变频器的确定

根据乳化液泵站电机功率为315kW，确定优选乳化液泵变频器为315kW，电压等级1140V。

7.智能型乳化液保障系统应用目标

（1）实现顺槽乳化液成套设备智能化、集约化。（2）实现顺槽工作面无人值守，人工巡视，减轻操作工人的劳动强度和提高人身安全度。（3）实现乳化液泵站变频调速，改善工作面泵站压力波动对电网的冲击，降低能源浪费，延长泵站寿命，保护工作面液压元件。（4）全面控制水质及乳化液的质量，保障为工作面高质量乳化液的供应。（5）推动煤炭生产向高产高效集约化方向发展，促进煤炭生产技术进步。（6）提高煤矿系统信息化水平及自动化管理水平。

参考文献

[1]林尚飞.矿用乳化液自动配比系统研究[D].徐州：中国矿业大学，2014.