隔爆型变频装置在井下乳化液泵供电中的应用

赵万忠 崔永光 许 奎

（1.淄博矿业集团有限责任公司，山东 淄博 255120；2.内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯017300；3.中煤科工集团 武汉设计研究院有限公司，湖北 武汉430064）

1 问题的提出

目前内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒矿井采用的是BRW315/31.5 型乳化液泵站，配用电动机功率为315kW、电压1140V。当工作面设备需要供液时，泵排出的高压乳化液进入系统执行元件采面设备动作。当采面不需供液或需要供液流量较小系统压力高于设定压力时， 泵排出的乳化液经卸载阀和回液管返回到泵箱的储液室，卸载阀内的单向阀关闭，高压系统与卸载回路隔断，系统维持在高压状态，处于空载运转状态。当采面液压系统的液压元件动作，液压系统压力下降至卸载阀的恢复压力时，卸载阀切断卸载回路，打开单向阀向液压系统供液。 随着综采工作的安装完成，液压支架的推溜和移架等动作都是间歇性的，每次的工作时间极短，动作时间也不固定除在动作时间需要提供高压液体外，其余多数时间液压系统执行元件都处于静止支撑状态，不需要向系统供液。 但为了保证执行液压元件随时都能动作，乳化液泵站必须连续不间断运转。 传统采用真空磁力启动器控制的乳化液泵站不能根据液压系统的实际需求量自动调整泵站的供液量，系统长期处于高压大流量工作状态，在工作面设备不需要高压液体时,多余的液体只能通过卸载阀回流到乳化液箱，系统运转磨擦产生的热量使泵体温度升高系统内密封件老化较快造成串液和漏液，电动机和泵体一直处于全速运行状态加快了机械磨损，卸载阀频繁开启和关断直接造成寿命较短，增加维修频次和成本的投入。 电动机采用直接启动方式，启动电流为电动机额定电流的4～7 倍，对电网造成较大的冲击，对电网容量的要求也较高。 启动产生的振动和磨擦对泵体和阀门部件的损害极大。 当工作面不需要高压液体时，电动机仍然以额定转速运转，泵站长期高负荷运行浪费了大量的电能。

2 改进实施方案

如图1 所示,针对原控制方式存在的问题，将原矿用隔爆兼本质安全型真空电磁启动器控制乳化液泵站运行改为矿用隔爆兼本质安全型变频调速控制装置控制乳化液泵站运行。

乳化液泵站供电系统分别由四部分组成：（1） 矿用隔爆兼本质安全型变频调速控制装置(ZJT1-315/1140)；（2）自动配油箱（以下简称“油箱”，标准尺寸）；（3）自动配液箱（以下简称“液箱”）；（4）乳化液泵组构成。

图1 乳化液泵站布置图

变频装置由2 个独立隔爆箱组合而成。右箱即是整个装置的总电源箱，又是控制系统工频旁路的控制箱，同时也是整个系统的控制核心部分。箱内装有电源隔离开关，可编程控制器及相关模块，工频回路真空接触器，三相变压器、控制变压器，电压、电流互感器，电度表，彩色显示屏。 显示屏中显示当前泵站的所有监控数据及运行状态。

油箱内预先盛放乳化油以便系统完成自动配液功能。内装油位传感器 1 只，泵室内安装“配液油泵”1 台、“校正油泵”1 台，外挂 1 台便携式油泵。 侧面装有隔爆型接线箱。

液箱内实现自动配液功能。 内装液位传感器1 只，浓度传感器1只。外部装有系统压力传感器1 只，系统压力卸载电磁阀1 只，尾部装有进水配液电磁阀1 只、进水校正电磁阀1 只。 头部泵组吸液位置装有“吸液在线定时自动反冲洗过滤器”2 只。 尾部装有“回液在线定时自动反冲洗过滤器”2 只。

乳化液泵组分别加装传感器进行数据监控和保护，分别有“润滑油温度传感器”1 只、“润滑油压力传感器”1 只、“润滑油油位传感器”1只、“泵组蓄能器压力传感器”1 只。 如果定制的乳化泵组还可以监控乳化泵电机绕组温度和电机轴承温度。

3 主要控制方式

泵站电动机启动时变频调速装置从零频率逐步提升到电动机额定频率。当液压系统的实际压力P 低于设定压力低限值P1 时，泵站从零速开始启动迅速提升到全速运行状态保证乳化液使用需求。当液压系统乳化液需求减少系统的实际压力P 高于设定压力高限值P2 时，经T1 时间的延时后若实际压力仍然偏高， 变频器将频率降低到35HZ，若压力能满足使用要求则维持此变频运行；若实际压力P 仍然在高压设定压力上限P2 经T2 时间的延时后， 实际压力仍然偏高，变频器将频率降低到25HZ；若压力满足要求，则维持当前频率运行，若P 仍大于P2 经过设定延时时间（休眠时间）后，变频器将速度降为零。任何时候一旦检测到实际压力P 低于设定压力下限P2 时变频器立即恢复到全速运行状态，保证在最短时间内获得所需工作压力。 卸载阀调整时必须保证其卸载压力略高于系统设定压力上限P2。 控制系统增设油温传感器可随时观察到泵体油温，当检测油温超过设定值时系统报警并停机提示及时检修。控制系统加装了液位传感器可观察泵箱液位， 当乳化液量低于设定下限时系统报警并停机提示及时补充液体。

4 结束语

通过隔爆变频器在巴彦高勒矿井综采面乳化液泵站上的成功应用， 证明了采用隔爆变频器能极大的提高乳化液泵运行的可靠性，提升了系统的功率因数，减少了电动机的无功功率损耗,降低了机械损耗，提高了乳化液泵使用寿命和可靠性，节约了后期的维修投入，值得进一步推广应用。

［1］丁太木.变频器在煤矿井下皮带输送机中的应用[J].煤炭技术,2007,26(09)：30-32.

［2］李华贤.乳化液泵站变频节能改造[J].中华民居,2011,07：203-204.