乳化液泵站（精选8篇）
乳化液泵站 篇1
1 项目背景
在实际生产中, 经常会出现场操作人员忽视液压支架对乳化液的要求, 甚至不明白乳化液的作用, 水箱内直接使用清水, 这完全不符合标准, 《煤矿安全规程》规定乳化液的浓度一般在3%~5%之间, 乳化液的配制、水质、配比等, 必须符合有关要求, 泵箱应设自动给液装置, 防止吸空。因此, 供液这一环节中, 自动配比和自动供液两个重要的课题被提到技术革新的日程上来。根据从事技术工作的经验, 对比以往的自动供液的方法, 经过分析比较, 提出了一套机械式自动供液与自动配比装置的组合, 适合我矿生产经验, 安全性高, 成本低廉, 普采及综采乳化液泵站可通用, 因无任何电气元件, 可靠性强, 且安全系数高, 无防爆性能等苛刻要求。
2 项目概况
在乳化液泵站的控制系统中, 压力和流量的控制取得了长足的发展, 这为液压设备的正常工作提供了可靠的技术保障。然而基于生产和安全的需要, 对于乳化液泵站的要求远不止这些。例如乳化液, 乳化液是液压支架和液压支柱的传动介质, 在液压系统中起血液作用。浓度过低, 会大大缩短设备使用寿命, 容易引起液压系统事故的发生;浓度过高, 会使乳化油的消耗量增加, 从而导致生产成本上升。
这套全机械式自动供水配液装置核心为机械连杆机构, 有效杜绝了工作面泵站只使用清水的现象, 同时避免了无人看管泵站时水箱液体外溢的情况, 乳化液浓度通过节流阀可适当调控。而且制作简易, 工作量小, 实用性强。之前曾经有过电子自动配液装置, 该组合在中性水供液管进入配液阀前加装防爆电磁阀。在以往的电磁阀参与的控制系统中, 电磁阀始终工作于乳动状态, 频繁动作, 极易损坏, 可靠性不高, 而且电磁阀成本高, 导致电子系类整套装置经济型差。
3 研究实施内容
3.1 装置构件
乳化油小箱:体积、形状可根据现场巷道情况自行设计, 直接平放于乳化液大水箱体顶部, 底部钻孔连接一透明软管作为液量管, 用以指示小箱内乳化油余量。
节流阀:节流阀装于乳化油小箱底部, 是乳化油供给及手动调节装置, 通过启闭件改变通道截面积而达到调节流量和压力, 构造简单, 便于制造和维修, 成本低。
机械连杆:固定于水箱内上部, 连接空气球体及自制阀体。
自制阀体:阀体1连接清水管路, 阀体2连接于乳化液小箱节流阀后, 内有活塞, 根据乳化液箱液面高度可在管内做往复慢速运行, 同时自动控制清水及乳化油管路截止及流通。
3.2 工作原理
乳化液箱内安设水浮, 水浮的运动为直线运动, 随液位的高低而变化, 在乳化液箱的顶面装有连杆机构。当水箱内水位下降时空气球体随着水面下沉, 此时打开进水阀体, 清水及乳化油同时注入, 当水位升高时, 球体上浮, 关闭注水, 同时停止注入乳化油。乳化液小箱内的乳化油在节流阀打开的情况下, 可以靠自重流入水箱内, 调节节流阀可控制流量大小, 当液量管指示乳化液不足时要及时添油。水位越低, 自制阀体的活塞越靠下, 清水及乳化油的流量就越大, 一直达到全开状态全力注液, 当液面升至顶部时, 活塞亦升至顶部, 即可全部关闭阀体, 清水及乳化液全部截止, 有效防止了水箱溢水。
4 应用情况
通过2014年在我矿8703综采工作面、-120大巷九层面、3601下面等采煤工作面使用情况来看, 装置制作简易, 安装便捷, 有效避免了乳化液浓度过高、过低及水箱溢水现象, 泵站工只需巡检时观察一下乳化液小箱液面管并及时补充乳化液即可, 既保证了设备正常运行, 也深得干部员工赞同。
5 效益分析
经济效益:因乳化液浓度可始终维持到3%-5%, 提升了液压支护系统润滑性及防锈性, 同时大大延长了乳化液泵站设备的使用寿命;因避免了乳化液浓度过高及水箱溢液现象, 每个采煤工作面平均每月可降低1桶乳化油投入, 以170kg/桶、7.9元/kg计, 一年可节约乳化油材料费用1.6万元, 假设矿井四个采煤工作面同时生产, 一年可节支6.5万元。
社会效益:彻底改善了普通型乳化液泵站的乳化液配制由人工操作, 全部采用容积量比模式配液, 液位无法控制, 用手持式光学折射仪测量其浓度, 配比浓度误差大的缺陷, 泵站工无需频繁观察水箱水位并手动添加乳化油, 因增加乳化油小箱并可调节流速, 添加周期大大延长, 同时劳动强度下降, 加强了人文关怀。
摘要：设计了一套乳化液泵站机械式自动供液与自动配比装置的组合, 有效避免了乳化液浓度过高、过低及水箱溢水现象。
关键词：乳化液泵站,机械,自动供水配液
乳化液泵站 篇2
泵站水处理设备技术规格书
一、乳化液泵站水处理设备的用途及技术要求
梁宝寺公司井下水水质比较差，因水质原因造成采煤设备特别是液压支架的阀组、千斤顶、立柱等液压部件的损坏量大很大。为减少采煤工作面支架液压系统配件的损坏，提高工作面的生产效率，梁宝寺公司拟购进工作面乳化液泵站水处理设备，与公司现有RBW315/31.5型乳化液泵配套使用，满足ZF10000/19/36D型电液控制液压支架工作用水的需求。乳化液泵站水处理设备具体技术要求如下：
1、泵站水处理设备必须采用积木式结构，各管路的联接均采用快速接头，拆装方便快捷。设备在矿用平板车上能够便于拆装、平行布置，结构紧凑，适应于煤矿井下的各种工况。
2、泵站水处理设备的相关电气设备均选用必须通过MA认证的防爆电器产品。采用1140/660双电压等级，适应于煤矿井下不同电压等级的使用环境。
3、泵站水处理设备要实现自动控制模式，各机电设备的启动、停止均可以由设备中的PLC 控制器自动完成。
泵站水处理设备工作现场的水压等相关水质参数，能够通过相应的采样处理程序，随时传递给PLC主机，保证主机对现场的水质情况了如指掌；泵站水处理设备可根据预先设定的各种程序进行实时管理，控制电磁球阀、控制开关、电动机的动作情况，进而实现对于水质的过滤、加压、反渗透、排水等动作。并且要求系统能够通过对水质情况的实查监测，实现定时或者视现场工况决定反清洗等工艺过程。
4、泵站水处理设备应具有良好的压力适应性能，适合不同的原水水压范围。
5、泵站水处理设备可根据现场要求对出水水质进行调整，保证现场用水水质的需求和设备使用寿命的需求。
6、泵站水处理设备工作性能（包括反冲洗设备）要稳定可靠，易于现场维护。
7、泵站水处理设备所有连接管路采用不锈钢管路或不锈钢软管，连接管路采用专用不锈钢接头的高压胶管，保证设备的抗压性和耐腐蚀性。
二、乳化液泵站用水处理设备的主要技术参数
1、RBW315/31.5型乳化液泵主要技术参数
1.1公称压力： 31.5MPa。1.2公称流量：315L/min。1.3柱塞直径：56mm。1.4液箱有效容积：2500L。
1.5工作介质含3－5％乳化液的中性水溶液。
2、现场条件
2.1进水管口径：DN50； 2.2进水流量：＞20m³/h； 2.3进水压力：≤2.5MPa 2.4出水管口径：DN50； 2.5排废水：具备排废水条件；
3、设备技术参数
3．1进水水质
进水水源要求为深井水。3.2产水水质
水质外观无色、无异味、无悬浮物和机械杂质； 硬度﹤100 mg/L 氯离子含量﹤50mg/L； 硫酸根离子含量﹤50mg/L。3.3产水水质执行标准
产水水质符合并优于MT76-2002标准。
三、数量：贰套。
四、设计、制造、安装、使用和质量检验执行及引用标准
1、设备制造和材料
符合下列标准和规定最新版本的要求
《钢制压力容器》GBl50《水处理设备制造技术条件》JB2932
《压力容器安全技术监察规程》
《机械振动刚性转子的平衡质量要求》ISO1940 《化工离心泵技术条件（II类）》GB/T 5656-9
4《机械密封技术条件》JB 4127.1～.3－1999 《机械密封产品验收技术条件》JB/T 4127.3-1999 《计量泵》GB/T7782-1996 《一般用途离心通风机 技术条件》GB/T 13275－91 《离心泵技术条件II类》ISO5199-20022、对外接口法兰符合下列要求
《钢制管法兰、垫片、紧固件》《管路法兰技术条件》《管路法兰类型》《凸面板式平焊钢制法兰》《管法兰用石棉橡胶垫片》
3、仪表标准规范
《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》《自动化仪表选型规定》《控制室设计规定》《仪表供电设计规定》《仪表供气设计规定》《信号报警、安全联锁系统设计规定》《仪表配管配线设计规定》《仪表系统接地设计规定》《化工装置自控工程设计规定》20639-1998
《自动化仪表工程施工及验收规范》《ISO 5167 节流装置计算》 《ISA 美国仪表学会标准》 《ANSI 美国国家标准化协会标准》 《IEC 国际电工委员会标准》
4、电气及电信
《煤矿安全规程》（2011版）
《防爆供配电系统设计规范》《防爆低压配电设计规范》HG20592～20635-97 JB／T74-94 JB／T74-94 JB／T81-94 JB／T87-94 HG/T 20505-2000 HG/T 20507-2000 HG/T 20508-2000 HG/T 20509-2000 HG/T 20510-2000 HG/T 20511-2000 HG/T 20512-2000 HG/T 20513-2000HG/T 20636～GB50093-2002GB50052-95GB50054-9
5《防爆电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92 《防爆电力装置的电气测量仪表装置设计规范》GBJ63-90
五、供货要求和质量保证：
1、合同签订后供货方必须保证在1个月内将乳化液泵站水处理设备用所有配套设备、材料免费送至梁宝寺能源公司。
2、供货方免费为******提供技术培训服务。
3、供货方负责现场指导安装、调试，提供完整的技术资料、三证一标志齐全以及三套配套图纸。
4、供货方必须保证所提供乳化液泵站用水处理设备的质量，自设备现场安装使用1年内出现的产品质量问题，免费到矿维修、更换配件。
5、设备出现故障，乙方在接到甲方通知后24小时内必须及时提供技术指导（电话、短信等形式），48小时内到现场指导处理（省外）。
*****公司
乳化液泵站机械故障诊断研究 篇3
在机械故障诊断[1]中,对轴承进行故障诊断与工况监测有很多技术手段,其中包括振动诊断、油样分析技术、声发射法以及温度法。目前,评定轴承的动态性能主要以检测振动来实现,且振动信号监测法能更早、更准确地发现故障,因此本文采用振动诊断法对轴承振动进行信号采集、分析、通信和实验研究。
1 乳化液泵站机械故障诊断系统的硬件设计
1.1 系统的总体设计
在此设计的乳化液泵站机械故障诊断系统中采用轴承振动诊断法[2]。该系统的硬件设计大体上有四个模块构成,包括C8051F340单片机核心控制模块、信号预处理模块、A/D采样模块和数据传输模块。整个系统的硬件连接关系和系统原理如图1所示。
该系统主要对轴承振动进行状态监测与分析,实现对乳化液泵站机械故障的诊断,同时,该系统还能通过CAN通信模块与其他系统配合使用,比如乳化液泵站保护系统,实现对乳化液泵站的决策干预。该系统的工作过程是这样的:当该系统经CAN通信模块收到其他系统发出的指令后,内装IC压电加速度传感器采集轴承的振动信号,输出加速度信号后,通过信号预处理部分完成信号的滤波和放大,通过高速AD转换芯片完成模拟信号的数字化,C8051F340单片机对转换后的信号通过内置的算法做进一步处理,如包络检波、有效值运算和积分运算等,并将结果通过CAN通信模块发送到其他系统,以便其他系统能做决策干预。
1.2 C8051F340单片机控制模块
乳化液泵站机械故障诊断系统设计的核心部分就是新华龙公司的C8051F340单片机控制模块。C8051F340单片机是完全集成的混合信号片上系统型MCU,具有高速、流水线结构的8051兼容的微控制器内核,片内有全速、非侵入式的在系统调试接口和多达64KB的片内FLASH存储器,存储容量大、速度很快成为了该单片机的最大优点。端口I/O均耐5V电压和大的灌电流,内部具有4个通用16位计数器/定时器和16位可编程计数器/定时器阵列PCA,同时还具有外部存储器接口EMIF。本设计采用该单片机作为主控制器,它不仅具有上述的特点,而且价格便宜,是性价比很高的一款单片机芯片。
C8051F340单片机控制模块使用可编程内部高频振荡器;为了调试方便,采用在片调试,不需要仿真器,支持断点、单步、观察修改存储器和寄存器,比用仿真芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更优越的性能;根据数字外设的特点,C8051F340系列单片机的控制模块中使用了单片机的外部存储器接口EMIF,在CAN通信中起到了关键的作用。
1.3 信号输入部分设计
信号输入部分包括信号预处理模块和A/D采样模块,其中信号预处理模块包括信号的滤波和放大,如图2所示。
本系统中采用的传感器是朗斯公司的LC01系列内装IC压电加速度传感器,传感器采集的是轴承的振动信号,输出的信号是加速度信号,该信号是通过内部集成的IC转化而成的电压信号,通过传感器接口进入低频信号处理通道和高频信号处理通道。传感器接口如图3所示。
本文需要检测的振动信号覆盖两个频带,根据检测频带的不同,可将乳化液泵站机械故障诊断划分为轴承的低频故障诊断和高频故障诊断,其中低频诊断主要是针对轴承中各元件的故障进行的,而高频诊断则着眼于轴承存在的缺陷进行的。针对这个特点,该系统需要使用这两个频带的滤波器。根据经验,一般振动信号的低频范围在1000Hz以下,高频范围在10KHz-30KHz以内。由于轴承的固有特性、制造条件和实用情况不同,检测的振动信号的频率范围要根据实际情况进行具体分析,该系统的检测对象是乳化液泵站防爆电机的轴承,因此要根据该轴承的特性和工作条件确定需要采集的频率范围。这里采用Maxim公司的MAX267做高频部分的带通滤波器,通过拨码开关改变MAX267的Q0-Q6电平来改变品质因素,改变MAX267的时钟输入CLKa和F0-F4电平以改变中心频率,组成可编程滤波器;低频部分采用TI公司的TLC04组成低通可编程滤波器,无需外围附加电路,只需改变TLC04的时钟输入,就能灵活改变上限截止频率。本设计应用了可编程滤波,使得该系统灵活性增强,可以根据不同的轴承或不同的机器特性和工作条件对频率范围来进行编程滤波。低频信号处理通道和高频信号处理通道如图3所示。
由于信号微弱,本文通过AD公司的OP07运算放大器和TI公司的OPA227运算放大器构成的同相比例放大电路来进行信号的放大,经过实验,OP07针对于低频信号放大的效果比较好,对于10KHZ以上的高频信号,使用OPA227优于OP07,带宽更大,性能更佳。放大倍数可调,同时需要根据传感器的输出灵敏度和信号的频率进行设定。两路同相比例放大电路如图3所示。
A/D采样模块就是把模拟量转换成数字量,即把被控对象的各种模拟信息变成单片机可识别的数字信息。本设计采用AD公司的AD7321芯片。该芯片双通道模拟输入,量程有4档,±2.5V、±5V、±10V、0至+10V可编程。内部有2.5V参考电压,同时也允许外部参考电压输入,当使用外部参考电压3V时,模拟输入量程能达±12V。由于信号源是双极性的,图3中的放大器是±5V双电源供电,因此本文采用±5V档作为模拟输入范围,参考电压使用内部2.5V。同时,该芯片采样速率可达500KHz,转换结果通过串行口输出,是典型的SPI通信,操作简单。同时,低电压、微功耗、双极性输入和体积小等特点非常适用于该机械故障诊断系统。AD采样模块如图4所示。
1.4 通信部分设计
本文通过CAN总线[3]来实现乳化液泵站机械故障诊断系统与其他系统的通信。该部分实现两个功能:接收指令和发送数据,只有当该系统接收到其他系统发出的指令时,该系统才能进行数据的采集、分析处理和发送。众所周知,CAN具有十分优越的特点,如成本低、总线利用率极高、传输距离远、数据传输效率高速、可靠的错误处理和检错机制以及仅用标识符来指示功能信息和优先级信息等。目前广泛流行的CAN总线器件分为2大类,即独立CAN控制器和带有在片CAN的微控制器。该系统是基于SJA1000的独立CAN控制器节点的设计与实现。该技术已经相当成熟,使用方便。通信部分如图5所示。
控制节点以C8051F340单片机为核心,选用SJA1000作为CAN控制器,并使用CAN收发器芯片82C250和光耦6N137。SJA1000能被看成外围存储器并为主控制器映射I/O设备,寄存器和管脚配置允许它使用各种集成或分立的CAN收发器,这使不同微控制器之间的接口能够被灵活运用;82C250是CAN控制器SJA1000与CAN总线的接口器件,对CAN总线以差分方式发送,当82C250处于CAN总线的网络终端时,总线接口部分必须加一个120欧姆的匹配电阻,以保护82C250免受过流的冲击;光耦6N137是为了增强控制节点的抗干扰能力,防止线路间串扰,实现各个CAN节点之间的隔离,保护CAN控制器。
2 乳化液泵站机械故障诊断系统的软件设计
乳化液泵站机械故障诊断系统的软件部分采用模块化设计方法[4],分别进行设计和调试。整个系统软件设计主要包括数据采集程序、数据处理程序、通讯程序。系统流程图如图6所示。
数据采集程序分时进行轴承振动信号的低频段采集和高频段采集,通过控制模拟开关和A/D采样模块来实现这两路的数据采集。
数据处理程序根据采集的信号特征进行包络检波、积分运算或有效值运算。采集低频振动信号时,一般需要检测的是速度有效值;采集高频振动信号时,一般需要检测的是加速度包络值。根据加速度传感器的输出特性,当采集的是低频段振动信号时,数据处理程序进行积分运算和有效值运算;当采集的是高频段振动信号时,数据处理程序进行包络检波。
通讯程序包括指令的接受和数据的发送,由于本系统是和其他系统配合使用,因此只有当其他系统对该系统发出指令时,该系统才能进行数据的采集、处理和发送;只有当数据处理完毕的时候,才能把处理后的数据发送给其他系统供进一步的分析。
3 结束语
乳化液泵站机械故障诊断系统提高了乳化液泵站运行的安全性、可靠性,对乳化液泵站进行状态检测与故障诊断,可以及时发现异常现象,防止隐患扩大或更大的事故发生。对于井下设备的检测、维护及矿工的安全作业起到了一定的实际作用。
同时,该系统不同于以往的诊断系统,以往的诊断系统具有局限性,往往只针对于某种机器或某种零部件的特性或工作条件来进行采集诊断。本次研究最大的特点在于突破了以往系统的局限性,增强了实用性和灵活性,主要体现在其信号预处理滤波部分是可编程,可以根据不同的机器或零部件的特性来实现信号预处理频率范围的灵活调整,因此该系统也可以应用到其它各种机器或零部件的故障诊断,具有极大的应用价值和现实意义。
摘要：为解决乳化液泵站机械故障的问题,分析乳化液泵站的机械故障的主要来源。根据国内外机械故障诊断的研究现状,总结并确定振动诊断法为在线监测方法。设计以C8051F340单片机为核心器件的乳化液泵站机械故障诊断系统的硬件部分和一些相关的软件,实现信号的采集、分析以及和其他系统的通信,提高了乳化液泵站的安全性、可靠性。
关键词：乳化液泵站,机械故障,C8051F340,采集,分析,通信
参考文献
[1]钟秉林,黄仁.机械故障诊断学[M].北京:机械工业出版社,1997:12.
[2]梅宏斌.滚动轴承振动监测与诊断—理论、方法、系统[M].北京:机械工业出版社,1996:29-31.
[3]史久根,张培仁,陈真勇.CAN现场总线系统设计技术[M].北京:国防工业出版社,2004.
乳化液泵站运行监测系统的研制 篇4
关键词：泵站,乳化液浓度,状态监测,自动配比,动态实时监测
0 引言
随着我国高产高效矿井的日益增加, 对工作面尤其是高产高效工作面的工况监测要求愈来愈迫切。乳化液泵站作为高产高效工作面液压支架的动力源, 其工况的优劣直接影响到煤矿的正常生产和安全。
目前国内外对相关泵的监测及故障诊断进行了较多研究, 而且国外关于乳化液泵监控的相关产品已经研制出来, 有的在我国少数煤矿得到应用, 结果表明性能可靠、稳定, 具有相当的实用价值, 对矿井的安全生产和设备维护起到了很大的作用, 但是价格太高, 难以推广使用。国内针对乳化液泵监控的研究还处于理论探讨及可行性分析论证阶段, 至今仍没有适用于煤矿井下乳化液泵运行监测的相关产品问世, 国产乳化液泵运行状况的监测及故障排除仍然借助操作人员的经验和手工操作。为此, 笔者研制出了一种乳化液泵站监测系统, 该系统采用新型的乳化液浓度检测与配比方法, 配接浓度、压力、流量和液位传感器, 不仅实现了精度较高的浓度检测与配比, 而且还实现了对煤矿工作面工况参数的实时监控。
1 系统组成、工作原理及主要功能
1.1 系统组成
如图1所示, 该监测系统以AT89S52单片机为核心, 以MAX197为A/D转换器, 以键盘和液晶显示器为人机交互通道, 采用低混浊度传感器、压力传感器、流量传感器和光电液位开关, 对乳化液浓度、泵站出口压力和流量、泵站开停机状态、泵箱液位和油箱油位进行监控, 对浓度、油位、液位进行越限报警, 使用继电器控制电磁阀调节进水量和进油量, 实现自动配比, 并通过RS232通信接口对Modem拨号, 利用Modem进行远程通信, 将数据传送至地面监控中心, 以实现泵站运行状态的远程监控。
1.2 系统工作原理
系统检测与乳化液自动配比控制原理如图2所示。
1-换向阀; 2-节流阀; 3-过滤器; 4-液压马达;5-电磁阀1; 6-乳化器; 7-乳化液泵箱; 8-浸入式液位开关;9、15-光电液位开关; 10-低混浊度传感器; 11-单向阀; 12-变速器;13-液压泵; 14-电磁阀2; 16-乳化油箱
煤矿井底的压力水源经电磁换向阀、节流阀、过滤器驱动液压马达旋转, 液压马达通过变速器带动液压泵旋转抽取乳化油箱中的乳化油。乳化油经单向阀后与液压马达排出的水在乳化器的入口处混合, 经乳化器混合乳化后, 形成一定浓度的乳化液从乳化器的出口处排出, 进入乳化液泵箱。低混浊度传感器浸入乳化液中检测乳化液浓度, 在单片机的控制下, 将检测数值与事先设定的数值进行比较。若检测值在给定值范围内, 乳化液浓度满足要求, 维持进水量和进油量不变;若浓度大于5%, 系统报警, 接通电磁阀2, 停止进油, 减小乳化液浓度;若浓度小于3%, 系统报警, 接通电磁阀1, 减少乳化器入口处的进水量, 提高乳化液浓度。该系统还对泵箱高低液位和油箱低油位进行自动控制, 以避免油泵吸空和乳化液外溢。当乳化液达到高液位或乳化油用至低油位时, 系统报警, 光电液位开关发出电信号, 单片机接收信号, 使电磁换向阀得电、液压马达和液压泵停止工作, 配比工作停止。当乳化液用至低液位时, 浸入式液位开关发出电信号, 单片机接收信号, 使电磁换向阀失电, 液压马达、液压泵开始工作, 配比工作开始, 向乳化液泵箱补充乳化液。单向阀可防止压力水源倒灌入乳化油箱。除此之外, 系统还配接了出口压力和流量传感器、回液流量传感器, 能够实时显示泵站出口压力和流量以及系统回液流量, 对泵站工况参数进行动态实时监测。
1.3 系统主要功能
(1) 自动检测与配比乳化液浓度;
(2) 自动控制乳化液箱高低液位和乳化油箱低油位, 越限后声光报警;
(3) 实时监测乳化液泵站的出口压力、流量、乳化液浓度、回液流量等工况参数, 并对上述参数进行存储和显示;
(4) 具有标准的RS232通信接口与外置Modem连接, 采用拨号方式与地面监控中心主机通信;
(5) 具有数字和汉字显示功能;
(6) 具有8路模拟信号输入通道 (4～20 mA、0～5 V、50～500 Hz) 和开关量信号输入通道。
2 系统硬件设计
2.1 信号调理电路设计
将压力和流量传感器输出的4～20 mA标准电流信号转换为0～5 V电压信号输入到模数转换器, 转换电路如图3所示。
VCC-变送器输入电压; U10A-集成运放;R15-250 Ω高精度采样电阻
2.2 开关量信号输入电路
系统的开关量信号输入电路如图4所示。开关闭合时, 输入高电平, 开关断开时, 输入低电平。
2.3 A/D转换器与单片机的接口电路
MAX197芯片是MAXIM公司生产的多量程 (±10 V, ±5 V, 0～10 V, 0～5 V) 、8通道、12位高精度的A/D转换器。它采用逐次逼近工作方式, 有标准的微机接口, 三态数据I/O口用作为8位数据总线, 数据总线的时序与绝大多数通用的微处理器兼容。
U3-光耦隔离器; U4C-反向器
图5中, MAX197工作于内部时钟模式, 其CLK引脚通过一个100 pF的电容接地;读、写引脚同单片机的读、写引脚分别相连;P3.5与HBEN引脚相连, 决定数据总线的复用方式, 以得到12位转换结果;片选信号由P2.0提供;D0～D8为8位数据线, 同单片机对应数据位相连;undefined引脚同P3.4相连, 通过查询方式检测MAX197是否完成了1次模数转换;MAX197选择内部电压基准, 基准电压为4.096 V;CH0脚引入传感器采集输出的0～5 V电压模拟信号。
2.4 LCD与单片机的接口电路
系统采用南京国显的NH12864J-1型液晶显示器, 内含行列驱动器。行驱动器HD61203不与MPU发生联系, 只要提供电源即可产生行驱动和同步信号。列驱动器HD61202内含64×64=4 096位显示RAM, RAM中每位数据对应LCD屏上1个点的亮暗状态。它具有64路列驱动输出, 其读、写操作时序与51系列微处理器相符, 可直接与51系列微处理器接口相连, 接口电路如图6所示。
2.5 声光报警电路
声光报警电路如图7所示, 系统采用压电蜂鸣器, 结构简单耗电少, 约需10 mA 驱动电流, 可使用晶体三极管来驱动。当P2.5为高电平时, Q1的基极为低电平, 三极管不导通;当P2.5为低电平时, Q1的基极为高电平, 三极管导通, 蜂鸣器发音、二极管发光进行报警。
2.6 继电器控制电路
系统所采用的电磁阀由继电器控制, 控制电路如图8所示。单片机I/O口输出低电平, 继电器线圈通电, 常开触点闭合, 电磁阀线圈通电开始工作。
2.7 RS232通信接口电路
RS232通信接口电路如图9所示。
MAX232是MAXIM公司生产的一种带双组驱动器/接收器的电平转换芯片, 片内含有一个电容性电压发生器, 以便在单一+5 V电源供电时提供RS232电平。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为RS232电平, 每个接收器将RS232输入电平转换为TTL/CMOS电平。
单片机的TXD转换后接Modem的TXD引脚, 单片机的RXD转换后接Modem的RXD引脚, 这跟单片机与PC串口相连方式不同, 一定不能接错。由于单片机与上位PC机通信量不大, 故采用简单的“三线式”, 即只通过RXD、TXD、GND三线连接, 其它信号在对Modem初始化时, 发送AT指令将其忽略。若Modem是全双工通信, CTS和DSR引脚始终为RS232高电平有效。因此, 可将7、8脚短接, 4、6脚短接, 这样, Modem加电后即处于设备就绪和允许接收状态。
3 系统软件设计
该系统软件采用汇编语言编制, 采用模块化结构设计, 采用软件陷阱和硬件看门狗等抗干扰措施, 软件程序流程如图10所示。系统初始化模块:完成系统初始化, 包括中断入口初始化、堆栈初始化、各标志位初始化以及液晶显示模块初始化;数据采集模块:完成浓度、压力、流量、液位数据的采集、通道选择及A/D转换;数据预处理模块:完成数据的数字滤波和均值计算;标度变换与数值计算模块:根据各传感器标定结果, 采用线性参数标度变换方法, 将预处理后的测量值根据相关公式进行浮点运算, 运算结果存入指定内存单元;数据格式转换模块:将浮点运算结果转换为十进制BCD码送液晶显示器显示;显示模块:实现液晶显示器的驱动和数据的显示;声光报警模块:完成浓度超限后的声光报警;RS232通信模块:通过对串口初始化、Modem初始化、利用AT指令拨号、建立握手协议、传送数据, 以实现该智能单元与地面监控中心主机间的远程通信。
4 结语
本文所介绍的乳化液泵站运行监测系统不仅实现了乳化液的自动检测与配比、液位的自动控制, 而且还能对乳化液泵站的运行状态进行在线监测, 以实现对煤矿工作面液压系统的故障诊断, 从而保证煤矿的安全生产。本系统已在实验室进行了实验, 系统运行可靠, 软、硬件设计合理, 目前该系统正准备运用于生产现场。
参考文献
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浅析对乳化液泵站的变频改造 篇5
1 乳化液泵站工作现状
采煤工作面的乳化液泵在应用中, 流量、压力等参数常随应用的改变而变化, 在实际运行过程中长期存在以下问题:
(1) 乳化液泵站是根据采煤工作面的最大用液量来配备的, 在正常情况下, 电动机是持续全速运转的, 乳化液泵站提供的乳化液不能完全利用, 对于多余的部分, 要通过溢流阀流回储液箱, 这个过程就出现了无功作业, 造成电能的浪费;
(2) 电动机长时间全速运转, 增加了机械磨损, 缩短了机械设备的使用寿命;
(3) 电动机在启动时会产生较大的启动电流, 对电网造成较大的冲击力;
(4) 乳化液泵站的溢流阀频繁动作, 容易损坏;
(5) 系统管路压力不稳定, 容易出现“爆管子”现象。
因此, 为了减少煤矿企业的运行成本, 对其进行技术性改造势在必行。
2 改造方法及效果
针对采煤工作面乳化液泵站的工作坏境及工作特征等, 以现有的80型乳化液泵站为例, 进行如下改造。
在乳化液泵站上安装一台BPBT-75/660型隔爆型防爆变频器, 作为乳化液泵站的主控装备, 采用压力传感变送器在线检测管网的压力, 然后把压力传感器的测量值传递给变频器, 变频器依据给定值和测量值的误差经运算后, 给出适当的电压和频率驱动乳化液泵站的电机。在乳化液泵站运行过程中, 当管路压力升高, 超过给定值时, 变频器即降低电机转速, 使乳化液泵的流量减小, 从而使管路压力降低;反之, 则加快电动机转速, 使管路压力保持为恒定值, 从而实现恒压变量供液。
实施改造具体做法为:
(1) 在主供液管 (蓄能器) 旁并联一个压力传感器, 根据压力信号进行电气自动控制和智能决策;
(2) 将乳化液泵站的电机接到防爆变频器上, 由变频器来控制电机的运行;
(3) 长时间不注液时, 根据电气控制器的决策, 可以停止电动机的运行, 实现节能和延长装备使用寿命的目的;
(4) 根据压力传感器检测的信号, 由电气控制器决策, 实现乳化液泵的各种运行工况, 保证可靠供液;
(5) 通过对系统参数的调整, 可以实现系统的快速响应, 缩短支护时间, 提高支护安全性。
控制方法见图1所示。
3 经济效益分析
改造后的乳化液泵站不仅能实现以上的技术要求, 同时由于变频技术固有的节能特点, 还可以为我单位带来很好的节电效果。
根据采煤工作面乳化液泵站的使用情况和节电效果来评估节能效益。乳化液泵站的使用状况:每天运行22个小时, 每月运行30天, 每年运行12个月, 按我矿每月上缴电费每度平均价0.76元计。
每天耗电量:37 kW×22 h×0.9效率=732.6 kW·h
每月耗电量:732.6 kW·h/d×30 d=21 978 kW·h
按40%节电率计算,
每月节电量:21 978 kW·h×40%=8 791.2 kW·h;
节省电费:8 791.2 kW·h×0.76元/kW·h=6 681.312元;
每年节省电费:6 681.312元×12个月=80 175.7元;
由此可见, 节电效果十分明显, 效益可观。
乳化液泵站 篇6
乳化液泵站是一种重要的动力源设备,由电机经一级齿轮传动带动曲轴旋转,然后由连杆——滑块机构将曲轴的旋转运动转换为柱塞的往复直线运动,使乳化液经吸排液阀吸入和排出,将机械能转化为液压能,输出高压乳化液供给液压设备使用。乳化液泵站的各个关键部件在长期连续工作过程中难免会出现磨损或毁坏,导致安全隐患。对乳化液泵站实行在线实时自动监测与故障诊断,可以及时发现异常现象,防止隐患扩大或事故发生。同时,乳化液泵的在线实时监测与故障诊断也是实现生产系统自动化的技术前提和重要保障。
1 乳化液泵站监测与故障诊断的现状
由于乳化液泵站是一种往复运动机械,其结构较为复杂,激励源的类型较多,不仅承受着载荷作用,还承受着各种冲击载荷及各种不平衡惯性载荷的作用。乳化液泵站运行时会产生诸多异常情况,其原因也来自系统的各个环节,其故障具有模糊性、随机性和多层次性的特点。
关于乳化液泵站的状态监测和故障诊断的研究,部分学者作了一些工作。参考文献[1]通过对完好泵和每次只装1个有故障零件泵的运动的动态特性曲线的比较与分析,提出根据乳化液泵的振动信号来诊断缸孔或活塞磨损的趋势,根据其输出压力脉动信号来诊断排液阀与阀座的磨损或损伤、阀座密封的损坏等故障的结论。参考文献[2]提出通过在线监测泵的流量来发现故障征兆的思路。参考文献[3]提出一个乳化液泵站的液位、温度监控系统设计思想,由前端数据采集仪完成对轴承、乳化液、润滑油、滑块等多点温度数据的采集、控制与传送;后端PC机故障诊断系统对接收到的多点温度数据进行曲线拟合,运用模糊综合评判方法,对系统进行初步的故障分析,同时发送相应的指令给单片机,进行故障报警。参考文献[4]通过对乳化液泵振动信号进行频谱分析并采用倍频程划分的方法提取故障特征,然后应用神经网络实现对排吸液阀的故障诊断。参考文献[5]介绍了所开发的乳化液泵容积效率测定仪,并用来诊断泵的内泄漏故障。参考文献[6]通过对工作现场、制造厂多台在用乳化液泵和未经使用的乳化液泵的工况监测,得出了未经使用过的泵和在用泵的正常标准功率图谱以及一些典型的齿轮故障图谱,提出了用振动功率谱分析技术来监测乳化液泵齿轮故障的思想。
但当前国内针对乳化液泵站监测与故障诊断的研究仍处于理论探讨阶段,至今还没有适用于乳化液泵站的监测与故障诊断系统的产品问世,仍然只是依靠有限的几个压力表和指示器来指示系统的工作状态,乳化液泵站运行状况的监测及故障排除仍需借助操作人员的经验和手工操作。国外关于乳化液泵站监控的相关产品已经研制出来,在我国个别煤矿得到了应用,但是价格太高,难以推广使用。
2 乳化液泵站监测与故障诊断的发展趋势
随着传感器技术、计算机技术及现代信息处理技术的发展,机械故障诊断技术正朝着智能故障诊断的方向发展。如何将现代化的状态监测和故障诊断技术与乳化液泵站有机地结合起来,带动乳化液泵站向智能化、机电一体化方向发展,提高乳化液泵站运行的安全性、可靠性,是当前亟待解决的问题之一。可以预见,我国乳化液泵站的监测与故障诊断将在以下研究方向得到迅速发展。
2.1 现代信息处理与分析技术在监测与故障诊断中的综合应用
以快速傅里叶变换为核心的经典信号处理技术是一种全频域分析方法,缺乏时空局部性。而在设备状态监测与故障诊断领域,所关心的正是信号在局部范围内的特征,需要对监测信号中的突变信号进行分析和谱估计等,以小波变换为代表的新兴的时频分析方法正好满足了该要求,是解决乳化液泵站故障信号非平稳、非线性问题的理想手段。
针对乳化液泵站系统的故障存在多层次性、多种表现形式的特点,采用多传感器信息融合技术能够消除单个或少量传感器的局限性,提高监测系统的有效性,进而提高系统故障诊断的准确性。基于多传感器信息融合技术的乳化液泵站状态监测与故障诊断系统模型如图1所示。
2.2 故障诊断的智能化
乳化液泵站的复杂性使得其故障具有多层次性、模糊不确定性等特点,往往需要借助于人类专家的知识诊断故障。随着人工智能技术的迅速发展,人工神经网络和专家系统在故障诊断领域有了进一步的应用。人工神经网络利用神经网络所具有的学习、联想记忆、分布式并行信息处理功能,较好地解决传统方法在知识表示、获取和并行推理等问题上的“瓶颈”,具有强大的非线性处理能力。而专家系统能将设备管理和维修人员的实际经验及专家的思维处理方法同计算机强大的运算能力和巨大的存贮容量结合起来。神经网络技术与专家系统的进一步联合应用,将能够相互取长补短,很好地解决人工神经网络在应用中存在的无法融入经验性知识和“黑箱”结构的缺点及专家系统在知识的获取和有效处理中的“瓶颈”问题。
2.3 监测与故障诊断的远程网络化
随着工业生产自动化及网络化要求的不断提高,计算机及网络技术在工业生产和管理中获得了广泛的应用,建立远程在线监测与故障诊断系统是保证乳化液泵站正常安全运行的必然趋势。该系统应由上、下位机两级系统组成,下位机是乳化液泵站监测系统的核心,完成各路监测信号的采集、预处理及与上位机的远程通信。上位机完成数据存储、参数设置及故障诊断等功能。当乳化液泵站出现异常时,实时监测系统先作出反应,实行报警并采取一些应急措施,并在远程管理中心进行备案和故障诊断,从而及时排除故障,保证系统的正常运行。
2.4 监测与故障诊断仪器的虚拟化
随着计算机技术、微电子技术和软件技术的迅速发展和不断更新,虚拟仪器技术对传统的测试测量仪器提出了挑战,它以通用计算机和配备标准数字接口的测量仪器(GPIB、RS232、VXI等)为基础,直接利用计算机的软硬件资源,将计算机硬件(处理器、存储器和显示器)和测量组件(A/D、D/A、数字I/O、定时I/O)等硬件资源与计算机软件资源(包括数据的采集、控制、分析和表达、过程通信以及图形用户界面)有机地结合起来,利用计算机管理、组织仪器系统,进而逐步代替常规仪器完成的相关功能,如数据的采集、分析、显示和存储等。可以说,虚拟仪器的应用是乳化液泵站监测与故障诊断系统的一个新的发展方向。
3 结语
乳化液泵站是典型的往复式机械系统,其运动具有机液耦合、非线性和时变性等特点。其各种故障现象所对应的原因很多,并且关系复杂。将现代化的状态监测和故障诊断技术与乳化液泵站有机地结合起来,必将有效地提高乳化液泵站运行的安全性和可靠性,并为生产系统自动化的早日实现提供技术保障。
参考文献
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乳化液泵站 篇7
乳化液泵站是综采工作面支护设备及推移装置的动力源。目前, 大型煤矿综采工作面中一般要用到4台乳化液泵和3台喷雾泵, 另外还有1个乳化液箱和喷雾水箱。乳化液泵站在工作过程中, 控制系统根据管路压力变化, 自动调节开启泵的台数, 满足系统压力。另外, 控制系统还要实现自动注水、自动报警、电动机监测等功能。而现有的控制系统多为采用PLC搭建的RS485通信系统, 这类系统存在可靠性和实时性差、通信距离短、脱离主控不能运行等缺点, 已经无法满足泵站系统发展的需要。
CAN总线 (Controller Area Network) 是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络, 由于其通信速率高、可靠性好、价格低廉等特点, 广泛应用于车辆控制、楼宇自动化、数控技术等各种控制领域中。作为一种多主方式、高速率、高可靠性的串行通信总线, CAN总线非常适合于泵站这种分布式的实时控制系统。
为此, 笔者根据乳化液泵站控制系统的特性, 利用CAN总线的优点, 设计了一种基于CAN总线的乳化液泵站控制系统。
1 系统方案
图1为基于CAN总线的乳化液泵站控制系统方案图, 系统中每个乳化液泵单元、喷雾泵单元和液箱单元作为一个CAN节点接入CAN网络。在运行过程中, 主控单元协调控制各个乳化液泵单元、喷雾泵单元和液箱单元, 根据不同的工况设置参数。乳化液泵单元采集泵电动机油箱的油温、油压和油位信号, 同时控制卸载阀的加载和卸载, 喷雾泵单元采集泵电动机油箱的油温、油压和油位信号, 同时控制喷雾水阀。液箱单元采集乳化油油位、乳化液液位、乳化液温度和系统压力信号, 同时控制补水阀。水箱水位由1号喷雾泵单元采集。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。
该乳化液泵站控制系统主要实现以下功能:
(1) 多个乳化液泵单元协同工作, 循环启动, 保证系统出口压力稳定。
(2) 当某台乳化液泵出现故障时, 备用乳化液泵自动投入使用, 替换故障泵。
(3) 检测各泵电动机油箱油位、油温和油压, 当出现故障时报警并停机。
(4) 自动加载、自动卸载、自动补水。
(5) 乳化液液箱、喷雾水箱在线监测, 自动控制补水、补油。
2 控制器设计
在控制系统的各控制单元中, 核心为各个控制单元的控制器。控制器完成传感器数据采集、CAN通信、人机界面、控制执行机构等功能。
各个控制单元的控制器包括硬件系统和软件系统, 采用嵌入式系统分层结构的设计思想, 如图2所示。硬件系统包括嵌入式微控制器、功能部件和外围电路。其中嵌入式微控制器为系统的控制核心和运算核心, 功能部件包括CAN功能部件和其它功能部件, 这些功能部件通过外围电路和外界交互, 实现通信、数据采集等功能。软件系统包括实时操作系统、底层驱动库 (包括CAN驱动库和其它驱动库) 和用户应用程序。使用该分层结构的好处在于使软件和硬件分离, 驱动程序和应用程序分离, 使开发工作专注于某一层面, 不受其它层面的影响。
2.1 硬件系统设计
采用嵌入式微控制器作为硬件的控制核心和运算, 用来完成信号采样、人机接口、管理CAN通信等功能。硬件系统结构框图如图3所示, 系统硬件包括模拟量输入和输出、开关量输入和输出、阵列键盘接口、LCD接口、RAM、FLASH、以太网接口和CAN接口。
目前, CAN硬件电路设计方案有2种, 一种是使用带片内CAN控制器的微控制器, 这种方法电路图紧凑, 便于制作电路板, 同时减少硬件故障;另一种是使用独立的CAN控制器, 例如SJA1000、MCP2510等等。本系统使用第一种方案, 选用集成有CAN控制器的嵌入式微控制器。
CAN总线接口电路如图4所示。嵌入式微控制器集成了CAN控制器, 该控制器兼容CAN2.0B规范。CAN收发器选用PCA82C250。PCA82C250收发器是CAN控制器和物理传输线路之间的接口, 它对总线提供差动发送能力, 对CAN控制器提供差动接收能力。为了适应严格的工业环境, 提高系统的抗干扰能力, 在PCA82C250和嵌入式微控制器之间采用光电隔离去耦电路。所采用的光电耦合器6N137具有较高的数据传输率 (达1 Mbit/s) 和较好的隔离效果。为了防止总线电流过高, 在差分输出端串接5.1 Ω的电阻。
2.2 软件系统设计
控制器软件系统设计的主要内容包括任务设计、CAN驱动函数的编写、CAN应用层设计等。
(1) 任务设计
根据泵站控制系统的特点, 控制器软件系统任务设计分为采样任务、CAN通信任务、键盘扫描任务、键盘处理任务和显示任务, 如图5所示。
通过中断服务程序给采样任务发送信号量, 采样任务接收到信号量后完成模拟量和开关量的采样, 这样可以实现中断和采样任务的硬同步。采样任务和CAN通信任务通过全局变量传递信息。键盘扫描任务完成对阵列键盘的扫描检测, 扫描结果通过消息邮箱传送给键盘处理任务。键盘处理任务收到消息邮箱数据后对键盘进行处理, 处理结果通过消息邮箱传送到显示任务和CAN通信任务。CAN通信任务完成总线上数据的接收与发送, 通信数据通过消息队列传递到显示任务。
(2) CAN驱动函数的编写
CAN通信接口驱动函数主要完成对CAN控制器的操作并返回操作结果, 包括初始化函数、接收函数和发送函数。初始化函数主要完成CAN工作模式和通信波特率设置, 此外还包括硬件引脚连接、时钟频率、中断初始化等附加操作。发送函数和接收函数编写时要配置报文结构体, 包含帧长度、是否标准帧、帧ID、帧数据等。接收接口函数包含中断设置函数和中断函数。其中, 中断初始化函数如下:
(3) CAN应用层设计
作为一个多主系统, CAN系统中的每个节点都可以在总线空闲时发送报文, 当许多节点同时开始发送时, 只有具有最高优先级帧的节点赢得总线仲裁。根据乳化液泵站系统中每个控制单元控制内容并不多的特点 (1个数据帧即可表示) , 将主控单元标识码定为0×100, 1号乳化液泵单元标识码定为0×101, 依此类推。这样分标识码的好处在于每个控制单元都有自己的唯一标识码, 用同一个标识码的一帧数据就可以表示某个控制单元的状态。主控单元的优先级最高, 用于传输系统参数数据, 其它单元接收到系统参数数据后本地保存。乳化液泵单元、喷雾泵单元和液箱单元报文优先级低, 用于传输本单元的状态信息。当各个控制单元同时发送数据时, 主控单元最先赢得总线仲裁。当系统参数传输完毕后, 主控单元停止发送, 其它控制单元获得总线的优先权。
3 结语
本文设计的乳化液泵站控制系统, 采用CAN总线为通信总线, 克服了RS485通信方式可靠性和实时性差、仅有电气协议等的缺点, 具有高可靠性、高数据传输率、可靠的错误处理和检错机制等优点。该系统可根据管路压力变化自动调节开启泵的台数, 满足系统压力需要, 还可实现自动注水、自动报警、电动机监测等功能。该系统已在现场应用, 效果良好。
摘要：提出了基于CAN总线的乳化液泵站控制系统的设计方案, 介绍了泵站控制器CAN接口的硬件和软件设计方法。该控制系统可根据管路压力变化自动调节开启泵的台数, 满足系统压力需要, 还可实现自动注水、自动报警、电动机监测等功能。
关键词：矿井,乳化液泵站,控制系统,CAN总线
参考文献
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[6]王黎明, 夏立.CAN现场总线系统的设计与应用[M].北京:电子工业出版社, 2008.
乳化液泵站 篇8
目前国内乳化液泵站专用变频调速装置主要由进线电源柜、变频柜、控制部分 (可编程序控制器PLC) 、压力变送器、液位传感器、流量继电器和旁路切换装置组成 (图1) 。
系统采用传感器技术, 可编程序控制, 工控显示与数字式变频调速及相关的真空散热技术, PLC控制系统根据泵站工作压力标定值, 通过压力变送器返回的信号来控制变频器从起动、加速、减速、停车的整个逻辑控制;及外部信号返回检测 (压力传感器、流量继电器、液位传感器、温度传感器、工频/变频选择) 、报警与保护, 具有起动电流小、起动速度平稳、运行过程自动控制可靠等优点。
但现场使用中存在以下问题。
由于受机械卸载阀的影响, 卸载阀卸载压力值为31.5MPa, 而关断的压力值在23.5MPa～26MPa, 供液时压力必须下降到卸载阀关闭的压力值后才能进行供液, 因供液管内的压力低于PID标定值时, 系统就会重新投入运行, 有时造成泵站始终处于工作状态, 必须供液管再次供液时才能恢复PID正常调节。乳化液泵站自动卸载装置 (机械卸载阀) 与设备的自动控制之间存在相互矛盾, 为保证乳化液泵站变频调速装置能完全满足泵站的工作需要, 需对乳化液泵站供液系统机械卸载阀进行改进。
随着矿井开采深度延伸, 地压和温度升高, 变频器采用风冷散热效果差, 不能满足连续工作的需要。
2 改造方案 (图2)
2.1 解决乳化泵站的快速响应问题
在泵站供液输出侧增加两路输出, 一路通过卸载阀控制工频工作时输出供液, 另增加一路通过安全阀控制变频工作时的输出供液, 安全阀的卸载压力值调整到31.5MPa, 它的关断值在31MPa比机械卸载阀的关断值高得多。系统采用这种控制方法彻底解决了在液压支架不用液时, 系统自动转入休眠状态, 并且在突然供液时使系统快速投入运行, 而不是在降到机械卸载阀关断压力值 (24MPa～26MPa) 再进行补液, 提高系统的快速响应 (表1) 。
改进后系统恒压供液特性得到改善系统响应时间短。
2.2 解决乳化泵站散热问题
变频器需要长期工作, 其内部功率器件温度过高时, 会直接影响其工作效果和使用寿命。随着矿井开采深度延伸, 地压和温度升高, 变频器采用风冷散热效果差, 不能满足连续工作的需要。为提高散热效果, 采用水冷散热装置, 以乳化液作为冷却液, 将热量带到乳化液箱中发散, 从而实现变频器中IGBT等功率模块的可靠、快速散热, 且散热装置不破坏防爆性能。当水冷散热器进水管没有液体流动时, 装在进水口的流量继电器发出报警信息, 变频器不能启动。
(1) 安装水冷散热器, 见图3。
(2) 将变频器安装到水冷散热器的散热板上, 见图4。
3 结语
该方案利用安全阀控制变频工作时工作压力, 提高了乳化泵站变频工况下系统响应速度, 通过流量和压力的实时监控, 完善了变频调速的智能化控制。
该方案采用水冷方式较风冷散热效果好, 解决了变频器在密封条件下散热问题, 采用水冷结构减少了设备体积, 系统结构合理, 性能先进, 保护齐全。
该项目于2009年7月在朱庄矿24818综采工作面使用, 节能效果明显, 社会及经济效果良好。
参考文献
[1]矿山机械.
[2]液压传动.
[3]PLC运用技术.