乳化液泵站自动控制系统的应用研究

摘 要：通过对综采工作面乳化液泵站自动控制系统的组成、功能等进行分析，阐述了应用泵站自动控制系统的优点。应用泵站自动控制系统可以提高泵站的使用效率，增加泵站运行的安全性，实现了自动控制、自动配液、综合保护、远程监控等功能，为实现无人综采工作面的工作打下了基础。

关键词：综采工作面；乳化液泵站；自动控制系统

1 概述

乳化液泵站是综合机械化采煤工作面的一种重要设备，它是液压支架和外注式单体液压支柱的动力源。通过供给压力液，使各种千斤顶动作，实现液压支架支撑顶板、推移移动架、调架护壁、侧护防倒以及防滑等动作。乳化液泵站由乳化液泵、乳化液箱和其他附属设备组成，具有控制、过滤及安全保护功能。随着高产高效综采工作面的发展，乳化液泵站也随之不断改进。增大乳化液泵站的主要性能参数成为其发展的总体趋势，如提高乳化液泵站的压力和流量、改进机械结构、增强可靠性、应用智能控制技术等。乳化液泵站作为液压支架的动力源，对其工况的控制检测尤为重要，原有乳化液泵站的控制系统已不适应要求。

2 泵站电控系统组成

整个泵站电控系统主要由主控制箱、主泵分控制箱、备用泵分控制箱、组合开关箱、变频器、各种泵电机、各种传感器、多种电磁阀等组成。水氯离子、电导率、PH值传感器，乳化液PH值、电导率、浓度传感器，水流量传感器，乳化液流量传感器，回液负压传感器，供液压差传感器，乳化液液位传感器，乳化油油位传感器等传感器连于主控制箱；润滑油油位、油压、油温传感器连于乳化液泵分控制箱。两个高压反冲洗过滤阀以及电磁供水阀由主控制箱控制，电磁供油阀手动控制，两个电磁卸载阀由泵分控制箱控制。主控制箱与泵分控制箱、组合开关箱、变频器通过CAN总线相联并与主控制台通讯。如图1所示。

泵站控制系统的工作原理：

（1）智能型乳化液保障系统中的乳化液泵站可提供两种控制模式，即：自动操作方式和手动操作方式。在自动操作方式下，系统首先检测乳化液箱的液位，乳化液浓度和压力，当检测到的值符合系统要求事，启动循环泵。按全自动停止则所有设备停止运行。可在单台泵的独立控制装置上选择手动模式启动泵。这种模式各分控制箱不受主控制箱的控制，完全由人手动控制，泵将连续作业（假设没有跳闸因素），同时主控制箱将显示那台泵是手动作业。（2）整个控制系统由主控制箱和分站控制箱组成，为集散式控制。一台主控制箱负责完成对整套泵站的监控和参数设定，并向地面远程通讯；两台乳化液泵分别有一台分站控制箱负责监控本台设备并将本地参数传送到主控制箱，主控制箱与分站控制箱之间通过CAN总线通讯。（3）可以实现对乳化液温度、液位、浓度、电导率（污染度）、PH值的实时监测。当检测的数据不在系统允许范围内则报警并作相应的处理。在水处理环节针对水氯离子的含量、电导率、PH值都进行了监测，当監测的这些量超出设定范围时，在主控制台上报警并显示故障记录。在过滤站供液管道安装负压传感器实时监测供液压差，当压差超出设定范围时，进行自动反冲洗。负压传感器实时监测回液管道供液压差，当压差超出设定围时，在主控制台上报警并显示故障记录。（4）主控制箱作为供液系统的指令输入单元，实现各个电机启动停止以及供液自动工作流程的运行；模拟量采集板采集乳化液泵站、水处理、过滤站中各个传感器的状态，通过CAN总线与控制器相连，并将所有数据显示在液晶显示器上，对整个供液系统的电气设备进行在线实时监测和仿真，实现控制参数设置和故障报警。（5）分站控制箱上装有启、停控制键和功能选择键， 以及故障和状态显示器。在与主控制箱发生通讯故障或主控制箱发生故障不能工作时，分站控制箱能独立的对泵站相应设备的运行进行监控。（6）乳化液泵站控制器、传感器、变频器、组合开关箱等都是智能节点，它们与主控制箱通过CAN总线进行通讯，各分控制箱、变频器和传感器实时采集各智能终端的信息，由主控制箱对各个设备运转情况进行全面监控，并作必要的信息统计和存储。通过主控制箱上键盘按键，由CAN总线传输给相应的智能终端，从而执行相应的动作指令，即每个控制单元都将本单元的信息数据发送到CAN 总线上，同时接收其它单元的信息数据。当系统出现一般故障时（例如水位低） ，系统报警并采取相应操作（例如补水）；当系统出现停机故障（例如润滑油温度过高）时，系统报警并停机。

3 实行自动控制系统的优点

乳化液泵站应用自动控制系统具有如下优点：（1）各种传感器

检测各个设备状态，实时显示在显示器上，方便查看。（2）应用自动控制技术，便于工作面设备的集中控制与管理，提升了技术水平。（3）各种设备信息通过CAN总线传至地面控制室，通过网络，各级管理人员能够随时查看井下泵站设备状态，方便维修与管理。

4 结束语

使用具有自动控制系统的乳化液泵站，大大提高了泵站的使用效率，并使泵站运行更加安全，为高产高效工作面液压支架提供了更加可靠的动力保证。

参考文献

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作者简介：刘永刚（1983-），男，汉族，山东寿光人，工程师，硕士，从事盾构机、变频器、煤炭机械、自动化生产线等设备研发。