安明明　王飛　王少鋒

摘 要：通過(guò)討論乳劑泵的頻率控制技術(shù)和電磁卸載控制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了頻率與電磁相互作用的卸載智能控制技術(shù)。分析了乳化液泵在幾種狀態(tài)下的啟動(dòng)，以及在加載、卸載控制方面的要求，針對(duì)控制需求提出了相應(yīng)的控制方法。在礦山生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果表明，電磁卸載智能聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)的轉(zhuǎn)換，可以降低能耗，同時(shí)提高供液乳化泵的效率。

關(guān)鍵詞：乳化油泵;電磁卸載;聯(lián)動(dòng)控制

0 引言

乳化液泵作為礦井的必要設(shè)備，是煤礦井下作業(yè)“外注式單體液壓支柱”及“液壓支架”的專用注液設(shè)備，為井下作業(yè)提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)不懂的動(dòng)力和重要元件支持，也是支護(hù)作業(yè)更換維修的不可缺少的工具。因此，在乳化液泵變頻狀態(tài)與電磁卸載的聯(lián)動(dòng)方面牽動(dòng)著礦井作業(yè)的方方面面，在提升乳化液泵的效率和井下作業(yè)安全有著重要的意義。

1 乳化液泵變頻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

乳化液泵變頻技術(shù)用于通過(guò)改變電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)速度，從而實(shí)現(xiàn)乳化液泵在不同速度下的運(yùn)行。通過(guò)乳液泵的變頻調(diào)速，可以根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際液體量來(lái)控制乳化液泵的運(yùn)行速率，降低泵站的運(yùn)行功率，通過(guò)安全閥控制乳液泵的壓力，變頻技術(shù)可以大大降低乳化液泵的功率損耗。目前溢流閥僅用于控制乳液泵的低功率、低流量，并且大部分乳液泵是通過(guò)壓力控制閥卸載的，變頻控制技術(shù)能夠通過(guò)降低乳液泵的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)降低正在運(yùn)行的空載運(yùn)行功率，從而降低了能耗，其中變頻泵驅(qū)動(dòng)輸入收集點(diǎn)的電流。負(fù)載相位與泵浦頻率的泵浦驅(qū)動(dòng)電流基本相等，而卸載相位變頻泵浦驅(qū)動(dòng)電流明顯低于泵浦頻率。除此之外，變頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)乳化液泵的軟啟動(dòng)，減少泵站啟動(dòng)階段對(duì)電網(wǎng)的影響，降低啟動(dòng)能耗。

2 乳化液泵變頻技術(shù)存在的問(wèn)題

乳化液泵的變頻技術(shù)同樣也存在一些問(wèn)題，尤其是針對(duì)大功率的乳化液泵來(lái)說(shuō)問(wèn)題較為嚴(yán)重。

首先，在負(fù)載狀態(tài)下降低乳化液泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，乳化液泵將在低速超負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行，或依靠運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)壓潤(rùn)滑飛濺潤(rùn)滑連桿，滑塊，齒輪等運(yùn)行滑動(dòng)條件變差，容易使重要的元件磨損更多;第二，在相同負(fù)載條件下，轉(zhuǎn)速越低，滑移角相位異步電動(dòng)機(jī)越大，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率越低。 用于控制乳化液泵壓力的卸荷閥，在液體供應(yīng)總量恒定（有用功的恒定輸出）的情況下，通過(guò)頻率控制降低乳液泵的轉(zhuǎn)速會(huì)降低乳液泵的加載階段的效率電動(dòng)泵站，導(dǎo)致液體供應(yīng)的功耗增加，被卸載部分變頻節(jié)能技術(shù)部分抵消了，甚至比使用乳化液泵變頻的情況下發(fā)生的泵頻更大;第三，對(duì)于使用卸載閥的乳化液泵，降低泵站速度會(huì)延長(zhǎng)加載階段的持續(xù)時(shí)間，使機(jī)械零件和密封元件長(zhǎng)時(shí)間處于加載工作狀態(tài)，并縮短設(shè)備的使用壽命;第四，如果卸載閥的動(dòng)作與變頻技術(shù)的控制不適當(dāng)配合，將會(huì)嚴(yán)重影響乳化液泵的壽命和液體供應(yīng)效率：如果卸載閥的卸壓壓力太高，乳化液泵將處于長(zhǎng)時(shí)間低速和重載運(yùn)行狀態(tài)，降低乳化液泵的使用壽命。如果卸載閥的壓力設(shè)置得太低，則在設(shè)定變頻器的上限之前提前達(dá)到乳化液泵的輸出壓力以將其卸載，乳化液泵一直處于變頻運(yùn)行狀態(tài)，體現(xiàn)了變頻器節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。如果卸載閥的壓力太低而恢復(fù)低，則會(huì)有乳化液泵已全速恢復(fù)，但卸載閥仍處于卸荷狀態(tài)，無(wú)法滿足液體系統(tǒng)的需求，從而降低乳化液泵的效率。

一些國(guó)內(nèi)制造商采用的“變頻恒壓液體供應(yīng)”控制方法試圖根據(jù)使用的液體量來(lái)調(diào)節(jié)乳劑泵的速度。在工作過(guò)程中，乳化液的輸出壓力始終低于卸載閥的設(shè)定壓力，因此乳液泵始終處于加載狀態(tài)?！昂銐汗┮骸笨刂品椒ㄊ谷榛罕瞄L(zhǎng)時(shí)間在低速和重負(fù)荷下運(yùn)行。電機(jī)的工作效率遠(yuǎn)低于電源頻率。它不僅不能節(jié)省能源，而且會(huì)縮短泵站的使用壽命。卸載閥如不啟動(dòng)“恒壓供液”控制技術(shù)，由于無(wú)法無(wú)限制地降低電動(dòng)機(jī)速度，因此僅靠變頻技術(shù)就難以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在液體消耗較少的情況下，系統(tǒng)壓力將很快達(dá)到卸載閥的卸載壓力。由于家用泵站還使用機(jī)械卸荷閥來(lái)控制乳液泵的輸出壓力，因此，在卸荷閥啟動(dòng)后，系統(tǒng)無(wú)法恢復(fù)流體供應(yīng)，直到系統(tǒng)壓力低于其恢復(fù)壓力為止。乳化液泵壓力的波動(dòng)范圍與傳統(tǒng)機(jī)械卸載閥的控制壓力不同。

3 電磁卸載技術(shù)的現(xiàn)狀

電磁卸載技術(shù)，通過(guò)將自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)和液壓技術(shù)相結(jié)合，對(duì)液壓傳感器系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)系統(tǒng)的壓力大小確定泄壓閥的開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)。電磁卸載技術(shù)解決了傳統(tǒng)機(jī)械卸載技術(shù)的缺點(diǎn)，例如工作不穩(wěn)定和壓力波動(dòng)大的問(wèn)題，使卸載恢復(fù)壓力從設(shè)定壓力的70%增加到90%以上。同時(shí)，電磁卸載技術(shù)還可以在乳化液泵的啟動(dòng)和停止階段主動(dòng)啟動(dòng)卸載閥，實(shí)現(xiàn)了空載啟動(dòng)和空載停止，可減少啟動(dòng)階段泵站對(duì)電網(wǎng)的影響，避免了在低速和重載運(yùn)行過(guò)程中造成的嚴(yán)重磨損。電磁卸載技術(shù)主要對(duì)乳化液泵壓力的控制、降低乳化液泵壓力波動(dòng)和功率、減少乳化液泵的工作損耗，同時(shí)在節(jié)能方面也具有重要的作用。

4 乳化液泵變頻與電磁卸載智能聯(lián)動(dòng)控制

乳化液泵變頻與電磁卸載智能聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)就是將乳化液泵的變頻控制技術(shù)和電磁卸載技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)發(fā)揮二者相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)乳化液泵的損耗減少和保持功率高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

泵啟動(dòng)控制階段的變頻與電磁卸載的智能聯(lián)動(dòng)控制：?jiǎn)?dòng)乳液泵時(shí)，啟動(dòng)電流必須克服運(yùn)動(dòng)部件的慣性和液壓，啟動(dòng)電流是正常電流的4-7倍。變頻軟啟動(dòng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)乳化液泵的緩慢加速，幾乎不會(huì)影響電網(wǎng)。在實(shí)際使用中，不可避免地會(huì)啟動(dòng)乳化液泵。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不僅必須克服運(yùn)動(dòng)部件的慣性，而且還必須克服液壓阻力，并且很可能會(huì)出現(xiàn)鏜車(chē)或變頻器過(guò)電流保護(hù)的問(wèn)題。電磁卸載技術(shù)可以在啟動(dòng)乳化液泵時(shí)打開(kāi)電磁卸載閥，使乳化液泵處于空載狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只需要克服運(yùn)動(dòng)部件的慣性，起動(dòng)電流就小;電磁卸載技術(shù)與變頻控制技術(shù)配合使用，可以實(shí)現(xiàn)乳化液泵的空載軟啟動(dòng)，不僅可以降低啟動(dòng)的功耗，還可以減少泵站啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響，還避免了乳液泵啟動(dòng)過(guò)程中的低速重載磨損。

乳液泵的加載以及從加載切換到卸載時(shí)的變頻和電磁卸載的智能聯(lián)動(dòng)控制：為了滿足快速供液的需求，乳液泵在加載階段應(yīng)保持全速運(yùn)行，并且變頻器的輸出為電源頻率。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，電磁卸載閥自動(dòng)啟動(dòng)，乳化液泵進(jìn)入卸載狀態(tài)，為了減少空載狀態(tài)下不必要的功率損耗，可以通過(guò)變頻技術(shù)降低乳化液泵的頻率。這種控制方法不僅可以保證輸出壓力的穩(wěn)定性，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，而且可以避免“恒壓供液”中低速重載運(yùn)行造成的嚴(yán)重磨損。

從卸載切換到加載時(shí)，變頻和電磁卸載的智能聯(lián)動(dòng)控制：如上文中研究表明，通過(guò)在空載狀態(tài)下的頻率轉(zhuǎn)換和減速來(lái)降低乳液泵的空載功耗。如果此時(shí)直接從無(wú)載狀態(tài)切換到有載狀態(tài)，乳化液泵的速度不僅會(huì)過(guò)低，還會(huì)增加運(yùn)動(dòng)部件的磨損，還會(huì)影響乳化液泵的運(yùn)行功率。在系統(tǒng)壓力降低到恢復(fù)壓力之前，預(yù)先進(jìn)行判斷，將乳化液泵的轉(zhuǎn)速提高到工頻，并恢復(fù)乳化液泵的工頻負(fù)荷，可以避免造成嚴(yán)重的磨損由低速重載運(yùn)行，以滿足快速液體供應(yīng)的需求。通過(guò)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)供液系統(tǒng)中具備乳化液泵變頻技術(shù)和電磁卸載智能聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)能夠使乳化液泵的節(jié)能效率提升平時(shí)的近四成，對(duì)泵站的供液效率提升10%左右，有顯著的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，乳化液泵的頻率和電磁相互作用電磁卸載智能控制技術(shù)可以充分發(fā)揮變頻控制技術(shù)和電磁寫(xiě)在技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，克服了自身存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的節(jié)能，提供高效的液體供應(yīng)。

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