浅析水处理及远距离供配液系统的应用

张锐

摘 要：为保证综采工作面设备用水和乳化液的可靠性，为后续新建设综采自动化工作面电液控支架提供可靠的工作介质，应用矿井水处理和远距离供配液系统，保障设备回采过程中的正常使用。

关键词：水处理;远距离供配液;过滤系统;应用

1 前言

矿井综采工作面乳化液配制及泵站系统一般布置在综采工作面顺槽系列车处，乳化液配比通常采用简易装置，配比浓度采用人工糖分仪监测，这种方式存在以下问题：①配液浓度控制难度大，操作困难。当配比浓度低时，将对设备造成较大影响;当配比浓度高时，会造成乳化油的浪费;②配比操作为开放式操作，在乳化油桶抽油、液箱开口等处易进入煤尘、顶板掉落的煤矸等杂物污染，对液压系统造成堵塞;③工作面现场管理难度较大，由于对乳化油用量考核较难，现场常见跑漏液现象，造成大量浪费，增加生产成本。

综采工作面乳化液配液用水通常采用矿井压水，因其水质硬度高、含盐量、离子量多，容易结垢、堵塞，造成乳化液泵站、支架阀组、千斤、立柱故障。随着各矿井自动化工作面的逐步建设，电液控支架对乳化液配液用水的水质也提出了更高的要求。

针对上述问题，需应用一套高质量的具备水质处理、乳化液自动配比、集中供应、用量考核功能的系统，做到水质处理效果好、清洁度高，乳化液配比质量高、浓度精准，对乳化液用量细化考核，保证综采工作面泵站系统、支架液压系统安全稳定运行、延长设备使用寿命的同时，通过量化考核减少乳化油的投入，节约资金。根据集团公司各矿井实际情况，由于矿井大巷延伸，将集中供配液系统安装在地面，距离井下综采工作面距离过远，且输送距离过长会造成管路投资大和管路沿线压力损失大等问题，因此在井下各盘区选择合适地点建设乳化液集中供配液硐室，通过高压或低压乳化液输送管路为盘区内综采工作面集中供液，是较为经济合理的方案。

2 系统组成及主要功能

2.1 综合供水处理系统

将矿井压水经粗过滤（精度200μm）和精过滤（精度10μm）后，再通过RO反渗透（用于分离离子和脱盐）处理成高质量的配液用纯水，存入纯水箱备用。因配液用水的硬度、硫酸根离子和氯离子的含量对乳化液的稳定性影响较大，所以要得到高质量的乳化液，配液用水的水质是关键因素。常规树脂软化技术只能降低水的硬度，而不能减少硫酸根离子的含量，反而会增加氯离子的含量，不是配液用水的最佳处理方案;通过RO反渗透处理工艺能去除水中绝大多数的钙、镁、硫酸根、氯等离子以及其他杂质、细菌、有机物，处理后的水质接近纯水，而且由于没有细菌不会使乳化液变质，是最佳的配液用水处理工艺。

采用反渗透处理过的纯水配置的乳化液比较稳定，不容易出现析皂现象，可将配比浓度由5%降低到3～4%，也可节约大量乳化油;由于采用纯水配液，乳化油或浓缩液的配方可减少抗硬水剂等添加剂，采购成本也稍有降低。同时经过一级初过滤的水可以用于可水冷设备的冷却水，减少冷却水套结垢、腐蚀、堵塞等现象。

2.2 乳化液自动配比系统

自动配比系统由原液箱（存放乳化油或浓缩液，含抽油泵等附属设备）、乳化液自动配比系统、乳化液浓度在线监测系统、乳化液缓存箱等组成，主要完成乳化液的自动配比过程，将配比好的高清洁标准浓度的乳化液存入缓冲箱内，并实时监测乳化液的浓度变化，如发现浓度下降及时补充乳化油并进行配比，从而使乳化液达到设定浓度。

自动配液系统的纯水来源为水处理设备的纯水，整个系统进水通过浮球阀控制，通过水位传感器和浮球阀控制清水箱内水位在设定的区间范围，自动进行补水和停水的操作。

乳化液自动配液时的浓度，通过配比电控箱控制电磁水阀和配比泵来实现。当液箱内液位低于设定液位时，液位传感器发信号至电控箱将进水电磁阀打开往液箱内补水，同时循环泵（将乳化液从液箱内送至检测箱检测，然后将乳化液返回液箱的设备）开启并实时检测液箱内浓度，若浓度低于设定值则配比泵（将乳化油送至液箱内补充乳化液浓度的设备）开启向液箱内补充乳化液，直至浓度达到设定值，并达到高液位后停止补液配液。整个过程自动化程度较高，配比浓度精准可靠。

2.3 乳化液泵站系统

乳化液泵站系统采用综采工作面泵站常规系统，根据供液量可配置三泵两箱，为综采工作面供液（每个综采工作面按2台泵配置即可满足使用要求，另外一台备用），这样可大大提高乳化液泵站的利用率，减少设备的投入和维护费用。泵站系统同时配置集中控制系统，实现泵站系统设备工况监测及控制，具备泵站组合自动开停、时间运行均衡控制、系统总管压力监测、泵站油液箱监控等功能，从而实现泵站的智能化联动、无人值守控制。

2.4 进液高压反冲洗及回液过滤系统

进液高压反冲洗过滤系统，可对通过乳化液泵站增压后输送至工作面液压支架的乳化液进行过滤（过滤精度25μm），从而保证乳化液进入支架电液控阀组元器件前进行统一过滤。系统可通过时间、压差等方式进行自动反冲洗或人工手动反冲洗从而提高了系统自动化程度和使用寿命。

回液过滤系统对通过工作面液压支架管路返回的支架回液在重新进入系统液箱前进行过滤（过滤精度60μm），保证返回乳化液箱系统内乳化液的清洁。

2.5 集中监测控制及考核计量系统

集中监测控制及考核计量系统主要由集控主机、各种传感器、计量仪表、出口配液块及电动截止阀、远程监控通讯分站等组成。主要完成以下功能：①自动/手动控制乳化液泵起停：自动时，集控系统根据用液流量、压力自主判断需起动乳化液泵数量，用液量增加自动增加运行乳化液泵数量，用液量减少自动停止多余乳化液泵，以利于节能并避免不必要的设备磨损;手动时，操作人工根据需要对乳化液泵进行单起单停;②乳化液泵站的监测、显示、保护功能：对乳化液泵站的润滑油压力、温度、吸液压力、乳化液箱液位、乳化液温度、乳化液浓度、乳化液系统出口压力、流量进行监测、显示，保护乳化液泵站，防止因泵站吸空、润滑不良而损坏;③远程通讯控制功能：在工作面设备列车设置远程通讯控制终端，通过该终端可完成远程起停乳化液泵、远程控制集中供液硐室出口电动截止阀开停供液、就地显示进回液压力、流量、集中供液硐室设备起停状态等;④供回液管路泄漏监测报警保护功能：通过监测比对供回液管路两端流量计的瞬时流量差值来判断管路沿线是否有较大跑漏液，若发现流量差值较大可发出报警或及时停止该管路的供液;⑤计量考核及报表管理、上传功能：通过集中供液硐室、工作面供、回液管路出口上的流量计，计量工作面的乳化液消耗量，形成班、日、月、年报表，根据报表可对各个综采队进行乳化油消耗考核。同时对各设备累计运行时间、各设备起、停时间、计量报表等，自动生成柱状图和历史曲线图，通过标准网络接口进行上传。

3 水处理及远距离供配液应用效果

水处理及远距离供配液系统是煤矿自动化综采工作面装备发展的必要趋势，该系统的应用效果主要表现在以下几方面：①水处理及多级过滤系统应用解决了工作面设备用水硬度高、腐蚀性离子多，易造成设备堵塞、腐蚀等问题，同时进液高压反冲洗及回液过滤系统的应用，有效保证工作设备用乳化液的清洁度;②乳化液自动配比系统应用解决了手动配置乳化液稳定性差、劳动强度大、配比浓度不准确、乳化油浪费等问题，同时实现了乳化液箱液位的自动检测和乳化液自动补液等控制，达到无人值守的目的;③泵站及其供电移动变电站安装在盘区集中供配液硐室，能够有效减少系列车设备数量，改善设备运行环境，降低污染源对工作面用水、用液清潔度的影响，减少设备移动或运行中的意外损坏，降低设备故障率及维护强度，提高设备使用寿命，减少重复投入;④乳化液泵站集中控制系统的应用，实现了泵站组合自动开停、时间运行均衡控制、系统总管压力监测、泵站油液箱监控等功能，具备了泵站的智能化联动、无人值守控制功能。

参考文献：

[1]李然.综采工作面智能供技术及发展趋势[J].煤炭科学技术，2019.

[2]余彦博.矿井乳化液集中自动供液系统研究[J].自动化应用，2019.

[3]唐鑫.综采工作面乳化液使用规范管理和远距离供液方案[J].科技创新导报，2017.