智能型乳化液泵站在寺河矿W1303大采高工作面中的应用分析

刘军锋

摘 要：分析了智能型乳化液泵站在综采工作面生产过程中产生的效益，并对该泵站的发展方向进行了展望，以期不断提高综采工作面的设备的智能化水平。

关键词：智能乳化液泵；自动化配液；应用

乳化液泵站是综采工作面主要的液压动力装置，是保证综合机械化开采的主要设备之一。乳化液泵站的性能、供液压力的高低以及工作的可靠性决定着支架对顶板的初撑力以及综采工作面高产、高效性能的发挥。只有泵站保证为工作面支架提供浓度合格、洁净度达标、流量合理及工作压力符合标准的乳化液，才能保证支架的工作性能充分发挥，保证支架初撑力合格，最终保证有效支护采煤工作面的顶板以及人身安全。

1 寺河矿传统型乳化液泵站现状分析

1.1 目前寺河矿综采工作面运行的乳化液泵站由2台XP-WS2500A型乳化液箱与4台BRW400/31.5乳化液泵组成，工作面检修时由一台乳化液泵供液，生产时由两台乳化液泵长期供液，其余乳化液泵处于备用状态，工作面用液量大时人工启动未开启乳化液泵。

1.2 乳化液泵的启动、停止由远方按钮直接控制开关进行启动、停止，泵长期在工频状态下运行，浪费了大量的电能。

1.3 由于工作面用液量无法进行有效监控，不管检修还是生产工作面的实际用液量远远小于泵站的供液量，泵站大多数时间均在做无用功，工作面不需要用液时从卸载阀返回液箱。卸载阀频繁卸载，造成了机械冲击和液压系统的冲击较大，液压脉动大。乳化液与液压管路的摩擦而导致乳化液温度过高，最终使支架等液压系统内密封部件迅速老化，密封圈频繁损坏，形成串液、漏液的恶性循环，极大缩短了液压支架、乳化液泵的使用寿命。

1.4 传统虹吸式配液方式经常因为自动配液系统故障，工人用糖量仪进行手动测量回液浓度，根据测量结果利用经验进行人工配液，乳化液的配比不能够实现有效控制、集中管理。

1.5 传统泵站不具备吸空保护、爆管保护、自动调平、安全泄压，吸液、回液过滤器在线自动反冲洗等功能，设备与人身安全保障系数较低。

1.6 以上几点造成目前泵站运行成本和维修率较高，工人劳动强度大。

2 智能型乳化液泵站系统组成

智能型乳化液泵站系统由智能型乳化液泵站自动配液系统和智能型乳化液泵站供液系统两部分组成。

2.1 智能型乳化液泵站自动配液系统组成部分：

（1）矿用隔爆兼本安型控制装置一台。（2）自动配液箱一台。（3）自动补液箱一台。（4）移动式供油泵一台。（5）远程供液泵一台。（6）进液自动反冲洗过滤器一台。

2.2 智能型乳化液泵站供液系统组成部分

（1）乳化液泵组三台。（2）矿用隔爆本安型变频调速控制装置一套。（3）自动供液箱一台。（4）自动反冲洗系统（吸液自动反冲洗过滤器两只、吸液自动反冲洗过滤器两只）。（5）自动平衡调节系统。

3 智能型乳化液泵站的特点

2013年初，矿在西井区W1303工作面首次引进了山东省淄博市博山防爆电器厂有限公司生产的BZRK系列矿用智能型乳化液泵站，智型乳化液泵站有以下功能：

3.1 系统压力控制智能化。控制系统自动采集系统压力，然后通过变频器对泵组进行调速，实现闭环控制，始终将压力保持在恒压状态。工作面不需要大流量用液时，降低溢流压力即溢流时泵的工作压力不变的前提下，泵的输出功率将成比例地减少，泵组在保证电机散热与柱塞泵润滑的前提下维持在一个较低转速，3分钟内无变化时自动转为待机监控状态。当工作面系统压力低于26Mpa时，泵组迅速切换回恒压供液状态。当工作面因特殊原因需要大量用液时，未工作泵组会自动起动进行压力补偿，当系统压力满足后该泵组自动停止。经过变频方案驱动泵组，卸载阀几乎不再工作，乳化液温度也不再像传统泵站那样超高而加速液压系统的损坏，同时节约一大部分电能。

3.2 配液系统智能化。自动配液系统能够自动控制配液箱内的高低液位，按预定步骤完成进油、进水的自动控制。时刻监视乳化液浓度并在彩色显示屏中显示实际数值。当液箱内乳化液浓度达不到规定标準范围3%-5%时，系统自动进行修正。当乳化液浓度符合规定标准时，能够有效减少系统的串液、漏液现象，提高系统的密封效果，减少液压支架的锈蚀，延长支架使用寿命。

4 智能型乳化液泵站应用分析

在寺河矿西井区W1303工作面试运行智能型乳化液泵站90天，生产原煤115万吨，经过统计用电54万度。使用过程中，泵组电机平均运行频率在30HZ～40HZ之间。变频恒压控制过程中，根据实际需要始终将工作压力控制在31.5Mpa，泵组的卸载阀在变频状态几乎不卸载，机械系统冲击极小。

经现场记录数据计算后，得出如下结论：

（1）直接经济效益

经过变频控制装置驱动泵组实现恒压供液控制，根据工作面用液量需要多少供给多少，安全可靠响应速度快，极大减少了泵组的无用功损耗。跟传统泵站比较，经现场记录数据计算节约电能至少40%以上。以400泵站为例，泵组配套250kw电机，则每小时至少节电100度，若每天工作20小时，则每天节电2000度。按每年工作300天算，则每台泵每年至少节电60万度，节能效果显著。

（2）间接经济效益

原先工频工作状态时泵组每分钟1480转，泵组进行变频控制后，泵组实现软起软停，长期在400～800转每分钟状态运行。减少了泵组的磨损和冲击，使泵组平均使用寿命至少提高3倍。

由于卸载阀几乎不再工作，不再频繁卸载，将降低液压系统脉动情况，液压冲击极大减小，乳化液温度也得到有效控制，因此高液压密封部位密封圈也很少损坏，有效降低系统的串漏现象，降低了生产成本。

通过对乳化液浓度的精确控制，能够时刻保证乳化液使用浓度的准确值。避免了人工配液不准确的各种不确定因素，有效减轻了液压支架的锈蚀，延长了支架的使用寿命。

乳化液箱的吸液、回液过滤器能够在不停机、不拆卸的状态下实现在线自动反冲洗，极大地提高了劳动生产率和设备的使用精度，降低了故障维修时间及工人劳动强度。