详细说明
贵州 六盘水 乳化液泵站自动配比与供液装置 安顺 贵阳 乳化液泵站自动监控系统
上海跃尔矿山设备有限公司
联 系 人:姚云（先生）
邮-编: 201401
地-址:上海市奉贤区扶港路629弄
新型乳化液泵站控制系统的研究
为了大幅度提高井工采煤的工作效率近年来综采工作面采煤机工作牵引速度从传统的4-6m/min提高到了每分钟十几米甚至20m/min以上对于如此高的工作牵引速度与其配套的设备液压支架的推进或跟进速度必须相应提高才能充分发挥采煤机的工作能力。液压支架的跟进速度是随着采煤机的掘进速度而变化的采煤机速度增加时液压支架的跟进速度也快反之采煤机的掘进速度降低时液压支架的跟进速度也必须降低这样才能保证液压支架与采煤机的速度匹配。液压支架的移架速度主要由流量决定相同时间内流量增加那么移架速度快流量小移架速度降低。所以控制移架速度的主要方法是如何合理地给液压支架供液即采用一定的合理的控制策略对乳化液泵站进行控制。 1、液压支架的运动分析 液压支架的移架运动主要由千斤顶和液压油缸等组成在液压支架进行“升、降、推、移”的过程中各油缸或千斤顶都要相应动作而每一个油缸或千斤顶的运动都会受到外在负载的作用产生一定大小的力这些力将通过液体传送到主管路中从而可以通过监测主管路的压力知道当前支架的运动情况和受力情况。 以支撑掩护式支架的移架过程为例一架支架的移架需要连续完成以下油缸或千斤顶的动作前梁千斤顶平衡千斤顶立柱油缸推移千斤顶顶梁侧推千斤顶掩护梁、后连杆侧推千斤顶排头防滑千斤顶排头调架千斤顶等。 各做功元件的特性曲线和立柱的受力特性曲线相似说不同的是做功所用的时间不同其中立柱的支撑过程所用的时间最长为了研究方便我们可以将其它的做功元件的特性合并到支柱的支撑工作特性曲线如图1所示
在达到初撑力之前由于主管路的液体通过阀直接作用在立柱中所以主和管路的压力变化与支柱的受力情况相同当达到初撑力时阀位于中位此时由于泵一直处于加载状态主管路的压力将维持在初撑力的大小。 1单台泵供液时一架支架移架时主管路的压力特性曲线为a压力达到初撑力所需时间为0t; 2单台泵供液时两架同时移架主管路压力曲线为b压力达到初撑力所需时间为1t1t20t 3单台泵供液时三架同时移架主管路压力曲线为c压力达到初撑力所需时间为2t2t30t; tPP cP 1P 2t 0 2t 0 3t 0a b c 图1主管路工作压力特性曲线 Fig 1 Working characteristic curve of main pipe 单台泵供液当系统正常运行时液压支架在不跟进的状态下主管路的压力为系统的初撑力并且由于泵站始终有一台泵供液一旦发生支架跟进时主管路的压力将迅速下降然后随着支架移架动作的完成压力将持续上升此时如果单台支架移架时主管路的压力在0t时间内上升到Pc值如果是两架移架时主管路的压力在20t时间内上升到Pc值如果是三架或三架以上支架同时移架时主管路的压力将在30t或30t以上达到Pc值。 由以上分析知如果乳化液泵站系统仅仅由一台泵供液时如果每次移动一架液压支架那么其移架速度能够与采煤机的掘进速度相匹配而随着支架跟进台数的增加完成其跟进动作的时间将延长其跟进速度也逐渐下降从而不能很快地跟进采煤机的运行。 2、乳化液泵站设计 我们所设计的乳化液泵站由4台乳化液泵组成其中三台泵供液一台泵备用。主要是考虑以下因素 由主管路压力特性曲线知如果移动的支架数量和供液的乳化液泵的台数相同时移架所用的时间最短即为0t单台泵供液时移动一架支架的速度为L/0t;两架同时移架时如果两台泵供液其移架速度为2L/0t;三架同时移架时如果三台泵供液其移架速度为3L/0t;经对采煤机的工作情况分析3L/0t这一速度已经能够满足大功率、大采高采煤机的掘进速度因此根据所移动支架的数量对三台乳化液泵进行相应的加载或卸载从而使其跟进速度满足采煤机的工作要求。因此在对乳化液泵站的控制中最重要的是如何知道当前正在移动的支架数量。、
3、乳化液泵站控制方案 Pc由所选用的乳化液泵的额定压力决定我们这里取31.5MPa。 根据图1因为系统中始终由一台泵处于加载状态故当有支架移动时可根据主管路压力的变化情况来判断当前移架数量。具体判断如下 1当t0t时主管路的压力主P31.5MPa这就说明当前是一台支架在运行此时不需要对另外两台泵加载即可达到跟进要求。 2当t0t时主管路压力主P15.5MPa说明当前是两台支架在运行此时需要再加载一台泵。 3当t0t时主管路的压力主P10.5MPa可判断当前有三台支架投入使此时需要另外加载两台泵为避免加载带来的冲击两台泵不能同时加载加载要有一定的间隔时间1t。 由以上根据主管路的压力信号判断当前运行的支架的台数从而加载相应数量的乳化液泵完成该组液压支架的跟进此时加载的泵的数量一定如果下一组的移架台数跟上一组的移架数量相同那么就不需要再次考虑泵站的加载或卸载如果下一组的移架数量与上一组的移架数量不同时就需要再次考虑加载或卸载的乳化液泵的台数。具体设置如下 1如果上一组的移架数量为1下一组支架移动时主管路上的压力将由31.5MPa迅速下降此时开始重新计时并再次检测t0t时的主管路压力主P 。当主P31.5MPa这就说明当前仍是一台支架在运行此时不需要对另外两台泵加载当主P15.5MPa说明当前是两台支架在运行此时需要加载次优先泵当 主P10.5MPa可判断当前有三台支架投入使此时需要另外加载次优先泵和第三优先泵为避免加载带来的冲击两台泵不能同时加载加载要有一定的间隔时间1t。 2如果上一组的移架台数为2对下一组的移架数量进行判断然后只加载与当前移架支架数量相应的乳化液泵下一组移架时安装在主管路上的压力传感器监测到的压力将由31.5MPa迅速下降此时开始重新计时并检测t0t/2时的主管路压力主P 。当主P15.5MPa说明仍为两台支架在运行不需要再次考虑泵站的加载或卸载当主P10.5MPa, 说明这一组移动的支架数量为三台此时需要加载第三优先泵当主P31.5MPa, 说明这一组移动的支架数量为一台此时需要卸载次优先泵。 3如果上一组的移架台数为3下一组支架移动时主管路上的压力将由31.5MPa迅速下降此时开始重新计时并检测t0t/3时的主管路压力主P 。当主P10.5MPa说明仍为三台支架在运行不需要再次考虑泵站的加载或卸载当主P15..5MPa, 说明这一组移动的支架数量为两台此时需要卸载第三优先泵当主P31.5MPa, 说明这一组移动的支架数量为一台此时需要卸载第三优先泵和次优先泵卸载过程需要考虑间隔时间。 4、泵站卸载和停机设计 当采煤机的掘进速度降低时液压支架的跟进速度也降低甚至为零由于乳化液泵的加载主管路的压力将维持在31.5MPa如果支架长时间停止运行而乳化液泵一直处于加载状态这样必然会对乳化液泵的使用寿命产生影响同时乳化液泵长期带载运转将消耗大量能源考虑到以上问题我们在程序中设置计时器通过计算主管路压力在31.5MPa的持续时间来卸载乳化液泵。当t>T1时次优先泵卸载并延时停机当t>T2时第三优先泵卸载并延时停机。长沙 宁乡乳化液泵站综合保护装置
5、乳化液泵站自动监控系统设计 乳化液泵站自动监控系统设计主要包括以下几部分 乳化液泵曲轴箱内润滑油油位监测当曲轴箱内润滑油低于油位开关限定的最低油位时传感器将低位信号传到分站控制器中经过分站控制器判断发送停机信号给该乳化液泵使该泵停机同时分站控制器声光报警显示油位过低信息。 乳化液泵传动端箱体的贮油池内润滑油油温监测当箱体油池内的润滑油油温超过最高油温时信号将传递到分站控制器中分站显示器显示油温过高的信息同时声光报警并发送停机信号使泵的电机停止运转。 过滤器进出口压差监测通过压差传感器检测管路高低压过滤器进出口两边压差当压差超过设定置时分站控制器发送停机信号使泵停机同时在文本显示器显示该故障信息并声光报警。 乳化油油位监测当乳化油油位低于设定值时低油位传感器将信号发送给主控制器主站控制器发送补油信号开启补油泵和补油阀同时主站显示器显示油位过低信息当油位达到设定的高油位时关闭补油阀。 6、控制系统软件设计 本论文针对当前煤矿乳化液泵站大流量供液存在的种种问题设计了基于多泵供液的智能高端乳化液泵站控制系统。本系统选用西门子公司的S7-200系列PLC有自动、手动两种操作方式和四种优先级循环模式可供选择。整个控制系统采用集散式控制主站控制器通过PPI协议与各分站控制器组成了通信网络主站根据检测到的主管路压力信号做出加载/卸载判断将控制指令发送到各个从站控制器中从站按照主站的要求做出响应同时从站将当前状态及时、准确的上传到主站控制器中。从站控制器对各自乳化液泵的状态进行监测一旦运行过程中发生故障能及时报警并停机避免因润滑油油温过高或过滤器堵塞等对泵带来的不利影响。 7、结论 本文所设计的智能高端乳化液泵站控制系统有效地解决了由于采煤机牵引速度的提高液压支架的速度跟进问题通过采用多泵循环供液既提高了液压支架的供液量使液压支架能够随采煤机的运行速度跟进又增加了乳化液泵的使用寿命实现了乳化液泵站自动运行和监控避免了因人工经验式操作带来的不足工作的可靠性和稳定性比以往有较大提高降低泵站操作和维护人员的劳动强度。
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