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        煤礦用泵站自動控制裝置

        2016-12-27 08:03:11汪暉淮南礦業(yè)集團設(shè)備租賃分公司技術(shù)科
        科學中國人 2016年35期
        關(guān)鍵詞:減壓閥乳化液自動控制

        汪暉淮南礦業(yè)集團設(shè)備租賃分公司技術(shù)科

        煤礦用泵站自動控制裝置

        汪暉
        淮南礦業(yè)集團設(shè)備租賃分公司技術(shù)科

        煤礦用泵站自動控制裝置,可根據(jù)液箱水位變化情況,自動控制進水電磁閥啟停,完成自動加水和停水;能實時監(jiān)測水處理裝置進水壓力,判斷比例減壓閥是否完好,具備報警和自動停水功能,起到保護水處理裝置;實現(xiàn)乳化泵無人值守功能,提高工作效率,降低工人勞動強度,降低生產(chǎn)成本。

        自動控制;乳化泵站

        一、課題的提出

        目前,國內(nèi)煤礦井下乳化液泵箱進水一般采用手動球形截止閥,由人工開啟和關(guān)閉,沒有實現(xiàn)自動控制。一般綜采隊安排1名司機看守泵站,需加水時,打開球形截止閥,當水箱加滿后,關(guān)閉球形截止閥。這往往會因司機疏忽或忙不過來而忘記開關(guān)截止閥。當工作面突然炸管或跑冒滴漏嚴重,工作面用水量增加而司機沒能及時加水,乳化液泵箱水位迅速下降,當水位低于吸液管時泵站吸空,將對泵站造成嚴重損壞。反之,當進水球形截止閥未能及時關(guān)閉,繼續(xù)供水,會造成水箱漫水,順槽積水,影響工作面環(huán)境,浪費水和乳化油。

        另外,綜采工作面水處理裝置對進水壓力有嚴格要求,超壓會造成水處理裝置損壞,所以礦井水進入水處理裝置前必須經(jīng)過減壓閥減壓。目前安裝在減壓閥上的都是機械壓力表,人工讀數(shù),沒有超壓報警功能,當減壓閥出現(xiàn)故障而泵站司機沒能及時發(fā)現(xiàn)處理,容易造成水處理裝置損壞。

        所以為了提高綜采工作面供液系統(tǒng)自動化程度,降低工人勞動強度,保護系統(tǒng)設(shè)備,我設(shè)計出一套乳化液泵箱進水自動控制系統(tǒng)。

        二、設(shè)計目標

        采用專用PLC控制系統(tǒng),在礦井進水管路上用二位二通電磁閥取代球形截止閥,通過乳化液泵箱內(nèi)的液位傳感器采集液箱水位值,當液位達到下限值,控制系統(tǒng)將電磁閥開啟,向泵箱內(nèi)供水,當液位達到上限值時,電磁閥關(guān)閉即供水關(guān)閉;同時在礦井進水減壓管路上設(shè)壓力傳感器,根據(jù)監(jiān)測壓力大小,超壓自動報警并關(guān)閉進水電磁閥,從面起到保護系統(tǒng)設(shè)備。最終實現(xiàn)綜采工作面供液系統(tǒng)自動控制、實現(xiàn)無人值守。

        三、系統(tǒng)組成

        如圖一所示:乳化泵箱進水自動控制系統(tǒng)主要由PLC控制器、二位二通電磁閥、液位傳感器、壓力傳感器、蜂鳴器及相關(guān)管路、線纜等組成。

        圖一系統(tǒng)組成

        在乳化液泵箱內(nèi)安裝一個液位傳感器,在礦井水進水管路(粗過濾器后面)上安裝二位二通電磁閥,用二位二通電磁閥替代球形截止閥。在比例減壓閥輸出端安裝一個壓力傳感器,替代機械壓力表,壓力傳感器設(shè)定壓力為1.5MPa(可調(diào))。液位傳感器、壓力傳感器、電磁閥、超壓報警蜂鳴器通過電纜連接到PLC控制器。

        四、工作原理

        礦井水管進水壓力為6.3MPa,經(jīng)過比例減壓閥(1:4),壓力降低到1.5MPa,經(jīng)過粗過濾,二位二通電磁閥進入水處理裝置,經(jīng)過處理后的礦井水,進入乳化液泵箱。首次進液需要人工調(diào)節(jié),當液位達到最低點(下限液位)時,液位傳感器將液箱內(nèi)低液位信號傳給PLC控制器。PLC根據(jù)設(shè)定程序,通過繼電器控制電磁閥開啟,向泵箱供水;當液位上升到最高點(上限液位)時,液柆傳感器將高液位信號傳給PLC控制器,PLC根據(jù)設(shè)定程序,通過繼電器控制電磁閥關(guān)閉即關(guān)閉供水,從而實現(xiàn)進水自動控制。

        壓力傳感器安裝在比例減壓閥低壓端,壓力傳感器采集壓力信號,傳給PLC控制器。因設(shè)定壓力傳感器為1.5MPa(可調(diào)),當壓力傳感器壓力超過1.5MPa時,PLC控制器關(guān)閉電磁閥,停止供水,同時,蜂鳴器報警,提醒用戶比例減壓閥存在故障,需要維修,從而保護水處理裝置免于受損。

        五、成果的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

        1、該乳化液箱自動控制裝置可根據(jù)液箱水位變化情況,自動控制進水電磁閥啟停,完成自動加水和停水。

        2、實時監(jiān)測水處理裝置進水壓力,判斷比例減壓閥是否完好,具備報警和自動停水功能,起到保護水處理裝置。

        3、實現(xiàn)無人值守,減輕職工勞動強度,提高工作效率。

        4、解決乳化液泵箱漫水破壞工作環(huán)境及浪費水和乳化油的問題。

        5、解決或乳化液泵箱缺水造成泵站吸空損壞泵體的問題。

        六、效益分析

        該套系統(tǒng)已在張集礦1312(1)自動化工作面投入使用,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、安裝方面、實現(xiàn)了乳化泵進水自動控制、水處理裝置進水壓力監(jiān)測報警,保護設(shè)備免受損壞,實現(xiàn)乳化泵無人值守功能,提高工作效率,降低工人勞動強度,降低生產(chǎn)成本。

        綜采隊每班因乳化液箱加水漫出而損失乳化液按1噸計算,乳化液配比按最低3%(重量比)計算,則1噸乳化液中有0.03t乳化油。水的單價約2.1元∕t,乳化油的單價約10000元∕t。

        每班損失的水和乳化油價值:1*2.1+0.03*10000=302.1元;

        三八制作業(yè)方式,每天按兩班生產(chǎn),全年按360天計算,集團公司每天約有38個綜采工作面生產(chǎn)。則全年因減少水和乳化油的浪費而節(jié)約的資金為:

        302.1 ×2×360×38=826.5萬元

        即年直接經(jīng)濟效益約為826.5萬元,另外自動控制實現(xiàn)無人值守,節(jié)約人力資源成本;對水處理和泵站的保護,避免設(shè)備損壞,還可節(jié)約大量設(shè)備維修費用。

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