田成金

(北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司,北京 100013)

工作面泵站自動控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

田成金

(北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司,北京 100013)

通過對綜采工作面泵站自動控制系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)組成、基本功能及關(guān)鍵元部件的分析,闡述了采用泵站自動控制的優(yōu)點,認為采用泵站自動控制系統(tǒng)是綜采工作面技術(shù)升級的必然結(jié)果,是綜采工作面向智能型發(fā)展所不可缺少的一部分,必將得到廣大煤礦用戶的重視和認可。

工作面;乳化液泵站;噴霧泵站;自動控制系統(tǒng)

隨著綜采設(shè)備技術(shù)水平的不斷提高,越來越多的煤礦企業(yè)對綜采設(shè)備的智能化程度要求越來越高,泵站系統(tǒng)作為綜采設(shè)備的動力中心,在工作面的供液系統(tǒng)中擔當了重要的角色。在乳化液泵站中,不但需要對乳化液在泵站出口的壓力和流量實行自動控制,而且需要對每個乳化液泵潤滑油的油壓、油溫、液箱的液位等狀態(tài)進行實時在線檢測,并且能夠?qū)z測結(jié)果傳輸至井下控制中心和地面調(diào)度中心進行顯示,為決策者對乳化液泵的維修或者調(diào)度提供依據(jù)。

1 泵站控制系統(tǒng)的組成

整個泵站控制中心由 3部分組成 (如圖 1所示)：輸入模塊部分、控制中心部分、輸出控制模塊部分。輸入模塊主要由一系列的傳感器組成,乳化液泵站的輸入模塊主要包括壓力傳感器、油溫傳感器、油壓傳感器、液位傳感器、油位傳感器、流量傳感器及輸入接口部分;噴霧泵站的輸入模塊主要包括水位傳感器、水溫傳感器、油壓傳感器、油溫傳感器、流量傳感器等?？刂浦行闹饕ň路辣嬎銠C、鍵盤、控制器、接線腔等部件。輸出控制模塊主要包括卸載閥、過濾站先導驅(qū)動閥、水閥開關(guān)、動力中心輸出控制接口或泵站開啟關(guān)閉輸出控制接口等。

圖1 泵站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 泵站控制系統(tǒng)的基本功能

在工作過程中,整套系統(tǒng)作為一個整體參與運作,實現(xiàn)的功能主要有：

(1)具有對泵站設(shè)備進行實時在線檢測功能系統(tǒng)通過各個傳感器,能夠?qū)υO(shè)備的各個點的狀態(tài)進行實時檢測,反饋給控制中心,控制中心根據(jù)反饋的信息實時發(fā)出控制信號。

(2)根據(jù)工作面供液需求自動調(diào)節(jié)供液能力通過壓力傳感器及流量傳感器反饋工作面的用量需求,控制卸載閥使進入工作面的乳化液達到一定的平衡。

(3)手動 /檢修功能 在初次安裝調(diào)試和維修維護過程中,利用此檢測功能進行空載調(diào)試,對設(shè)備的基本功能的好 /壞進行判斷。

(5)半自動化的工作模式功能 所謂半自動化是指幾臺乳化液泵或者幾臺噴霧泵在控制中心一條指令的控制下連續(xù)依次啟動,并且備有 1臺空閑泵,當啟動幾臺泵中的某 1臺發(fā)生故障時,空閑泵自動啟動,代替故障泵參與工作。

(6)全自動化的工作模式功能 所謂全自動化的工作模式是指在控制中心一條指令的控制下將各設(shè)備依次啟動的功能,例如：3臺乳化液泵,2臺噴霧泵,1臺過濾站。

(7)自動控制配比乳化液的功能 在工作過程中,當液箱里的乳化液太少時,系統(tǒng)會自動啟動乳化液配比功能,配比后的乳化液自動流進乳化液箱。

(8)系統(tǒng)具有急停功能 具有在工作過程中遇到緊急情況時,按下急停按鈕自動停車的功能。

(9)系統(tǒng)具有閉鎖設(shè)備的功能 當某臺泵或者傳感器有故障時,為了避免誤啟動,可以通過控制中心將此泵或傳感器閉鎖,使其處于無效狀態(tài),等待維修。維修后解鎖即可進入正常工作狀態(tài)。

(10)系統(tǒng)具有自動反沖洗功能 過濾站能夠按照定時或壓差原理進行自動反沖洗。

(11)系統(tǒng)具有干位和超高位自動停車功能在工作過程中如果液位傳感器或者水位傳感器處于干位和超高位時,系統(tǒng)能夠自動停車。

(12)自動開啟 /關(guān)閉進水閥開關(guān)的功能 工作過程中當水箱水位 (液箱液位)過低時,自動打開進水閥開關(guān),進行加水 (液),反之,當水箱水位 (液箱液位)過高時,自動關(guān)閉進水閥開關(guān),停止加水 (液)。

(13)具有自動停車報錯的功能 當系統(tǒng)中某一設(shè)備出現(xiàn)故障后,系統(tǒng)會自動停車,停車后故障信息會顯示在控制中心的屏幕上,提示用戶。

管理體制改革取得重大突破。按照新規(guī)定，珠航局除了承擔所轄范圍內(nèi)的航運行政管理工作外，還承接了內(nèi)地與港澳間海上運輸部分業(yè)務(wù)的行政許可、航運管理事務(wù)協(xié)調(diào)，瓊州海峽客滾運輸市場監(jiān)管等工作。為了確保新增職責接得住、管得好、見實效，珠航局迅速制定了行政許可服務(wù)指南、操作規(guī)程，并向社會公布辦理流程和申請范本，實現(xiàn)了“最多跑一次、一次就辦好”，縮短審批時間、提高審批效率，展現(xiàn)了高效辦事和為民服務(wù)的良好作風。

(14)對設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時顯示的功能各個傳感器的狀態(tài)及各個關(guān)鍵部件的運行狀態(tài)能夠在控制中心的主畫面上顯示。

(15)數(shù)據(jù)信息上傳的功能 系統(tǒng)具有將采集的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進行上傳至地面調(diào)度室的功能。

3 泵站控制系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)主要包括 2個方面的控制原理：一是乳化液泵站的控制原理,二是噴霧泵站的控制原理。

乳化液泵站的控制原理 (如圖 2所示)：控制系統(tǒng)為一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)以控制中心為中央處理器,通過采集外圍連接的傳感器信息為依據(jù),將控制系統(tǒng)卸載閥打開或關(guān)閉,從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)出口處的乳化液壓力和流量,使之與工作面需求的乳化液用量達到一定的平衡,減少工作面乳化液壓力的波動。

噴霧泵站的控制原理：噴霧泵站主要為“三機”的電機提供冷卻水,為采煤機和支架提供除塵噴霧用水,冷卻用水保持出口壓力在 3～5MPa,噴霧用水出口壓力在 10～15MPa,為使出口壓力保持上述壓力,水箱水位降至低位時,自動加水,水箱水位升至高位時,自動停止加水。

圖2 閉環(huán)控制框圖

4 實現(xiàn)過程中需解決的關(guān)鍵元件

泵站控制系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中,涉及到的關(guān)鍵元件就是卸載閥,難點在于過高的開關(guān)頻率及電動卸荷和液壓卸荷的轉(zhuǎn)換。

(1)為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,必須保證卸載閥開關(guān)頻率大于 105次以上,如果按照每 5min卸荷 1次,使用 1a的標準計算,其卸荷次數(shù)必須達到105120次,除去檢修班時間即再減少 1/4的次數(shù),其卸荷次數(shù)也必須達到 78000次左右,然而,現(xiàn)在支架上用的先導閥開關(guān)頻率只能做到 (3～4) ×104次,所以為了保證性能,減少使用過程中的故障率,提高卸載閥的開關(guān)頻率非常重要。

(2)現(xiàn)在進口的泵站系統(tǒng)安裝的卸載閥要么是電控卸荷,要么是液壓卸荷,在生產(chǎn)過程中,單純的依靠電控卸荷會增加生產(chǎn)過程的停機率,如果在生產(chǎn)過程中更換卸荷閥,少則半個小時,多則一個小時,給生產(chǎn)帶來不便,增加了停機率。所以研制一套電控卸荷和液壓卸荷于一體的卸載閥,對于本系統(tǒng)來說,至關(guān)重要。

5 實行自動控制的優(yōu)點

泵站系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制帶來了很多優(yōu)點,主要表現(xiàn)為：

(1)安裝了各種傳感器,能夠?qū)崟r監(jiān)測各個設(shè)備的狀態(tài)。

(2)實施了自動控制,便于工作面設(shè)備的集控,提升技術(shù)水平。

(3)將各種設(shè)備信息上傳至地面調(diào)度室,經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布后,各級管理人員能夠隨時查看井下泵站設(shè)備的狀態(tài)。

(4)能夠?qū)Ω鱾€環(huán)節(jié)實行細致化的管理。

6 結(jié)論

綜采工作面泵站自動控制系統(tǒng)是采煤工作面設(shè)備技術(shù)升級的必然結(jié)果,是綜采工作面向智能型發(fā)展所必需的元素或者說是不可缺少的一部分,所以,將來泵站自動控制系統(tǒng)會逐漸得到廣大煤礦用戶的重視和認可。

[1]程 鵬,等 .自動控制原理 [M].北京：高等教育出版社,2003.

[責任編輯：張銀亮 ]

Realization of Automatic Control System of Pump Station for Mining Face

TIAN Cheng-jin
(Beijing Tiandi Marco Electro-hydraulic Controlling Co.,Ltd,Beijing 100013,China)

By analyzing the working principle,system structure,basic function and key component of automatic control system of pump station in fully-mechanized mining face,merit of applying automatic control of pump station was introduced.It was believed that automatic control system of pump station was a necessary result of technology improvement and was also one part of intelligence development for fully-mechanized mining face.So it must be recognized by users of coal mines.

mining face;emulsion pump station;spray pump station;automatic control system

TD421.8

A

1006-6225(2011)01-0083-02

2010-08-12

田成金 (1979-),男,山東臨沂人,工程師,主要從事綜采工作面自動化設(shè)備的研究與開發(fā)工作。