工作面泵站自动控制系统的研究与实现

田成金

(北京天地玛珂电液控制系统有限公司,北京 100013)

工作面泵站自动控制系统的研究与实现

田成金

(北京天地玛珂电液控制系统有限公司,北京 100013)

通过对综采工作面泵站自动控制系统的工作原理、系统组成、基本功能及关键元部件的分析,阐述了采用泵站自动控制的优点,认为采用泵站自动控制系统是综采工作面技术升级的必然结果,是综采工作面向智能型发展所不可缺少的一部分,必将得到广大煤矿用户的重视和认可。

工作面;乳化液泵站;喷雾泵站;自动控制系统

随着综采设备技术水平的不断提高,越来越多的煤矿企业对综采设备的智能化程度要求越来越高,泵站系统作为综采设备的动力中心,在工作面的供液系统中担当了重要的角色。在乳化液泵站中,不但需要对乳化液在泵站出口的压力和流量实行自动控制,而且需要对每个乳化液泵润滑油的油压、油温、液箱的液位等状态进行实时在线检测,并且能够将检测结果传输至井下控制中心和地面调度中心进行显示,为决策者对乳化液泵的维修或者调度提供依据。

1 泵站控制系统的组成

整个泵站控制中心由 3部分组成 (如图 1所示)：输入模块部分、控制中心部分、输出控制模块部分。输入模块主要由一系列的传感器组成,乳化液泵站的输入模块主要包括压力传感器、油温传感器、油压传感器、液位传感器、油位传感器、流量传感器及输入接口部分;喷雾泵站的输入模块主要包括水位传感器、水温传感器、油压传感器、油温传感器、流量传感器等。控制中心主要包括井下防爆计算机、键盘、控制器、接线腔等部件。输出控制模块主要包括卸载阀、过滤站先导驱动阀、水阀开关、动力中心输出控制接口或泵站开启关闭输出控制接口等。

图1 泵站控制系统结构

2 泵站控制系统的基本功能

在工作过程中,整套系统作为一个整体参与运作,实现的功能主要有：

(1)具有对泵站设备进行实时在线检测功能系统通过各个传感器,能够对设备的各个点的状态进行实时检测,反馈给控制中心,控制中心根据反馈的信息实时发出控制信号。

(2)根据工作面供液需求自动调节供液能力通过压力传感器及流量传感器反馈工作面的用量需求,控制卸载阀使进入工作面的乳化液达到一定的平衡。

(3)手动 /检修功能 在初次安装调试和维修维护过程中,利用此检测功能进行空载调试,对设备的基本功能的好 /坏进行判断。

(5)半自动化的工作模式功能 所谓半自动化是指几台乳化液泵或者几台喷雾泵在控制中心一条指令的控制下连续依次启动,并且备有 1台空闲泵,当启动几台泵中的某 1台发生故障时,空闲泵自动启动,代替故障泵参与工作。

(6)全自动化的工作模式功能 所谓全自动化的工作模式是指在控制中心一条指令的控制下将各设备依次启动的功能,例如：3台乳化液泵,2台喷雾泵,1台过滤站。

(7)自动控制配比乳化液的功能 在工作过程中,当液箱里的乳化液太少时,系统会自动启动乳化液配比功能,配比后的乳化液自动流进乳化液箱。

(8)系统具有急停功能 具有在工作过程中遇到紧急情况时,按下急停按钮自动停车的功能。

(9)系统具有闭锁设备的功能 当某台泵或者传感器有故障时,为了避免误启动,可以通过控制中心将此泵或传感器闭锁,使其处于无效状态,等待维修。维修后解锁即可进入正常工作状态。

(10)系统具有自动反冲洗功能 过滤站能够按照定时或压差原理进行自动反冲洗。

(11)系统具有干位和超高位自动停车功能在工作过程中如果液位传感器或者水位传感器处于干位和超高位时,系统能够自动停车。

(12)自动开启 /关闭进水阀开关的功能 工作过程中当水箱水位 (液箱液位)过低时,自动打开进水阀开关,进行加水 (液),反之,当水箱水位 (液箱液位)过高时,自动关闭进水阀开关,停止加水 (液)。

(13)具有自动停车报错的功能 当系统中某一设备出现故障后,系统会自动停车,停车后故障信息会显示在控制中心的屏幕上,提示用户。

管理体制改革取得重大突破。按照新规定，珠航局除了承担所辖范围内的航运行政管理工作外，还承接了内地与港澳间海上运输部分业务的行政许可、航运管理事务协调，琼州海峡客滚运输市场监管等工作。为了确保新增职责接得住、管得好、见实效，珠航局迅速制定了行政许可服务指南、操作规程，并向社会公布办理流程和申请范本，实现了“最多跑一次、一次就办好”，缩短审批时间、提高审批效率，展现了高效办事和为民服务的良好作风。

(14)对设备的状态数据进行实时显示的功能各个传感器的状态及各个关键部件的运行状态能够在控制中心的主画面上显示。

(15)数据信息上传的功能 系统具有将采集的设备状态数据进行上传至地面调度室的功能。

3 泵站控制系统的工作原理

本系统主要包括 2个方面的控制原理：一是乳化液泵站的控制原理,二是喷雾泵站的控制原理。

乳化液泵站的控制原理 (如图 2所示)：控制系统为一个闭环控制系统。系统以控制中心为中央处理器,通过采集外围连接的传感器信息为依据,将控制系统卸载阀打开或关闭,从而调节系统出口处的乳化液压力和流量,使之与工作面需求的乳化液用量达到一定的平衡,减少工作面乳化液压力的波动。

喷雾泵站的控制原理：喷雾泵站主要为“三机”的电机提供冷却水,为采煤机和支架提供除尘喷雾用水,冷却用水保持出口压力在 3～5MPa,喷雾用水出口压力在 10～15MPa,为使出口压力保持上述压力,水箱水位降至低位时,自动加水,水箱水位升至高位时,自动停止加水。

图2 闭环控制框图

4 实现过程中需解决的关键元件

泵站控制系统在实现过程中,涉及到的关键元件就是卸载阀,难点在于过高的开关频率及电动卸荷和液压卸荷的转换。

(1)为保证系统的稳定性,必须保证卸载阀开关频率大于 105次以上,如果按照每 5min卸荷 1次,使用 1a的标准计算,其卸荷次数必须达到105120次,除去检修班时间即再减少 1/4的次数,其卸荷次数也必须达到 78000次左右,然而,现在支架上用的先导阀开关频率只能做到 (3～4) ×104次,所以为了保证性能,减少使用过程中的故障率,提高卸载阀的开关频率非常重要。

(2)现在进口的泵站系统安装的卸载阀要么是电控卸荷,要么是液压卸荷,在生产过程中,单纯的依靠电控卸荷会增加生产过程的停机率,如果在生产过程中更换卸荷阀,少则半个小时,多则一个小时,给生产带来不便,增加了停机率。所以研制一套电控卸荷和液压卸荷于一体的卸载阀,对于本系统来说,至关重要。

5 实行自动控制的优点

泵站系统实现自动控制带来了很多优点,主要表现为：

(1)安装了各种传感器,能够实时监测各个设备的状态。

(2)实施了自动控制,便于工作面设备的集控,提升技术水平。

(3)将各种设备信息上传至地面调度室,经网络发布后,各级管理人员能够随时查看井下泵站设备的状态。

(4)能够对各个环节实行细致化的管理。

6 结论

综采工作面泵站自动控制系统是采煤工作面设备技术升级的必然结果,是综采工作面向智能型发展所必需的元素或者说是不可缺少的一部分,所以,将来泵站自动控制系统会逐渐得到广大煤矿用户的重视和认可。

[1]程 鹏,等 .自动控制原理 [M].北京：高等教育出版社,2003.

[责任编辑：张银亮 ]

Realization of Automatic Control System of Pump Station for Mining Face

TIAN Cheng-jin
(Beijing Tiandi Marco Electro-hydraulic Controlling Co.,Ltd,Beijing 100013,China)

By analyzing the working principle,system structure,basic function and key component of automatic control system of pump station in fully-mechanized mining face,merit of applying automatic control of pump station was introduced.It was believed that automatic control system of pump station was a necessary result of technology improvement and was also one part of intelligence development for fully-mechanized mining face.So it must be recognized by users of coal mines.

mining face;emulsion pump station;spray pump station;automatic control system

TD421.8

A

1006-6225(2011)01-0083-02

2010-08-12

田成金 (1979-),男,山东临沂人,工程师,主要从事综采工作面自动化设备的研究与开发工作。