郭俊兵  张学钊

摘要: 煤矿井下乳化液泵站使用的乳化液必须保持一定的配比浓度,乳化液浓度偏低会影响液压支架的性能和使用寿命。利用乳化液泵站自动配比装置配制的乳化液浓度能够完全满足液压支架的正常工作要求。
关键词: 乳化液； 自动配比； 浓度;  PLC信号
乳化液作为液压传动的一种工作介质，由于它具有粘度小、防腐、防锈、润滑、难燃、价廉等特点，在煤矿井下得到了广泛的推广和应用。根据《煤矿安全规程》规定，乳化液的配比浓度应严格控制在3%-5%，乳化液浓度的适当与否，对综采工作面液压支架的使用寿命、操作支架的可靠性和安全高效生产起着关键性的作用。 乳化液泵站肩负乳化液配比，同时负责向系统提供高压、大流量、高清洁度的乳化液，在液压系统中起着核心的主力作用。
1、目前存在的问题
    乳化液配比的浓度得不到保证。大多数煤矿仍是采用通过泵箱观察口往泵箱内人工倾注乳化油同时水流直接经过滤器灌注入泵箱的配制方式。人工间歇加注乳化油，没有数量标准，不但劳动强度大，而且配制后乳化液的浓度往往达不到《煤矿安全规程》规定的指标要求。其次乳化液的洁净度也得不到保证。因油脂库距离工作面较远，工人取油必须频繁往返于油脂库和泵站之间，而且是取油工具也难以保洁，最大的影响是目前泵箱的注油口为可启闭式的开放结构，使得整个配制系统没有可靠的质量保证。最后是工人的责任心问题，泵箱内乳化液的液位的高低完全是由泵站司机根据目测来掌握的。如果工人责任心不强，其结果往往会引起泵箱吸空或者泵箱内的乳化液外溢，其配制出来的乳化液的浓度难以保证，对液压系统的稳定性、可靠性有着很大的影响。   
2、立项背景
针对目前煤矿以上乳化液配比方法的不足的现状，本课题研究开发了乳化液自动配比系统，提出了无人值守自动乳化液配比装置。该系统不仅能够实现乳化液配比的全自动化，而且所配乳化液的质量较高，浓度能够满足《煤矿安全规程》的要求。解决了目前困挠煤矿生产的乳化液配比问题，它既可以独立使用进行乳化液配制也可以与大型乳化液泵站配合使用向综采工作面提供动力乳化液,对于提高煤矿生产的效益具有极为重要的意义。
3、工作原理及组成
乳化液自动配比及输送系统由串联反冲过滤器2组、带液位指示的乳化油箱、乳化液自动配比系统、乳化液箱、乳化液输送系统和乳化液箱远程信号检测装置等组成。其系统组成原理图如图1所示。
乳化液自动配比系统：主要由齿轮泵、单向阀、自力式流量控制阀、紊流乳化器乳和电磁阀等组成。是通过乳化油箱出口处的流量变化，经微电子电路处理为控制信号，再通过调节进水口稳流阀自动调节乳化液浓度的完全自动化乳化液自动配比系统。流量传感器及液位传感器作为反馈装置把采集到的信号送给PLC控制系统，控制系统接受信号，对信号进行处理后对稳流阀发出信号，收到信号后自动调整其输出使其达到规定的要求。在进行乳化液的配制时，采用容积式定比配制的原理，在保持水流量稳定的基础上，只控制乳化油的进油量。这样通过调节乳化油流量使其与水流量为一定比值，就可实现乳化液浓度的定比配制。
乳化液输送系统：用于将配制好的乳化液送至上、下位工作面乳化液液箱。主要由输送泵、电动机、流量计和电磁阀等组成。
该系统以PLC为控制核心，以乳化液自动配比装置为执行机构，以流量传感器、液位传感器反馈装置。其工作原理为：以电磁阀来控制水源的通断，用流量传感器对水流量进行实时检测，不同的流量值经过传感器后，输出相应的电信号，电信号经A/D转换器转换成数字信号以后，送入PLC进行处理。在PLC控制下，系统把浓度变送器浓度值与事先给定系统的浓度值0.6%和1%进行比较，如果浓度值小于0.6%，PLC向变频器输出信号，通过变频器控制电动机从而来调节齿轮泵的转速使其增大，这样也就使得乳化油的进油量增大。由于清水流量保持不变，乳化油的流量增大会使乳化液浓度增大。同理，如果经比较，乳化液的浓度大于1%，那么，PLC输出信号，使其减小，使乳化油的进油量减少，从而使乳化液的浓度降低。如此循环检测、比较、控制、调节，使乳化液浓度稳定在给定的0.6%～1%范围内。
 
1-截止阀 2串联的2组反冲过滤器3-稳流阀  4-速比调节
 5-流量计 6-输送泵7-电动机 8-单向阀  9-电磁阀
图1 乳化液自动制备系统原理简图
该系统还可对乳化液箱和乳化油箱的液位进行自动控制，有效地避免了油箱和液箱的吸空或乳化液外溢。当乳化液达到高液位时，乳化液箱液位传感器发出电信号，PLC接收信号，使电磁阀失电、齿轮泵停止工作，配比工作停止；当乳化液用至低液面时，乳化液箱液位传感器又发出电信号，PLC接收信号，使电磁阀得电、齿轮泵开始工作，配比工作开始，向乳化液箱补充乳化液。当乳化油箱乳化油短缺时，乳化油箱液位传感器就会发出信号给系统，提醒工作人员加油。系统的控制原理框图如图2所示。
 
图2系统控制原理框图
4.结束语
乳化液泵站自动配比装置最为显著的特点就是实现乳化液的自动配比，同时还可对乳化油箱和乳化液箱的液位进行监测。这不仅保证了煤矿连续高效生产，还保护了液压支架各工作元件，节约了配件的投入。
参考文献：
1、《煤矿安全规程（2011年）》，中国法制出版社 ；
2、程居山,《矿山机械（M）》，徐州,中国矿业大学出版社,2003;
作者简介：郭俊兵（1973—），男，2011年毕业于太原理工大学采矿工程专业，现在西山煤电（集团）公司马兰矿安装区工作。