郭慧鵬

（汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè)， 山西 孝義 032300）

引言

礦用乳化液泵站是煤礦井下作業(yè)開(kāi)展的一項(xiàng)重要設(shè)備，其性能會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采安全性、產(chǎn)量造成直接影響。在對(duì)礦用乳化液泵站進(jìn)行應(yīng)用期間，為了避免浪費(fèi)電能、縮短乳化液泵站壽命，要在對(duì)變頻技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能化改造，更好地完成生產(chǎn)作業(yè)。

1 進(jìn)行礦用乳化液泵站智能化改造的意義

針對(duì)礦用乳化液泵站，對(duì)其進(jìn)行智能化改造的意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）通過(guò)智能化方式對(duì)礦用乳化液泵站進(jìn)行改造，經(jīng)過(guò)改造后的電機(jī)可以軟啟動(dòng)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求進(jìn)行供液，保證電機(jī)在運(yùn)行時(shí)能夠正常輪換，通過(guò)自動(dòng)方式對(duì)乳化液進(jìn)行配比，確保整體配比的合理性。此外，也可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)水補(bǔ)液，保證生產(chǎn)作業(yè)順利進(jìn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2）通過(guò)對(duì)電機(jī)運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的各項(xiàng)故障進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，采取變頻方式完成相應(yīng)控制，可以在泵站不停機(jī)狀態(tài)，完成相應(yīng)維護(hù)作業(yè)[2]。同時(shí)，能夠嚴(yán)格依據(jù)需求進(jìn)行精準(zhǔn)供液，從而使電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的功率能夠得到進(jìn)一步提高，減小設(shè)備磨損，避免設(shè)備遭受?chē)?yán)重破壞而無(wú)法繼續(xù)應(yīng)用，延長(zhǎng)了礦用乳化泵壽命長(zhǎng)度。

3）大幅度減少因工作人員操作不合理而引發(fā)的各種事故，進(jìn)而使供液系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性能夠得到進(jìn)一步提高，大幅度降低作業(yè)人員在實(shí)際工作開(kāi)展時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本。

4）經(jīng)過(guò)智能化改造后的礦用乳化液泵站，設(shè)備應(yīng)用壽命能夠延長(zhǎng)一倍左右，能夠大幅度降低乳化液泵站維修費(fèi)用。同時(shí)，經(jīng)過(guò)智能化改造后的礦用乳化液泵站可以采取無(wú)人值守方式，只需要確?，F(xiàn)場(chǎng)

附近有巡檢人員就可以，這可以減少工作人員，降低人員開(kāi)銷，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)健康發(fā)展。

2 智能化改造總體設(shè)計(jì)分析

智能化改造礦用乳化液泵站在配置上采用三泵兩箱方式，其中三泵指的是主泵、副泵、備用泵，而兩箱指的是乳化液箱組和變頻器控制箱。同時(shí)，還內(nèi)置了流量傳感器、壓力傳感器等不同類型的傳感器，以及水壓調(diào)節(jié)閥、壓力開(kāi)關(guān)閥等各種不同類型的液壓閥，分別用于對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以及相應(yīng)系統(tǒng)控制指令的精準(zhǔn)、全面采集[3]。泵站采用主從方式進(jìn)行控制，PLC 主站在運(yùn)行過(guò)程中，能夠?qū)Σ杉降膫鞲衅餍畔⑦M(jìn)行全面處理，完成分析之后，將各個(gè)指令都實(shí)時(shí)返送到各個(gè)分站，經(jīng)過(guò)智能化改造后的礦用乳化液泵站，能夠在對(duì)變頻技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，依據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行供液，通過(guò)自動(dòng)方式完成相應(yīng)補(bǔ)水作業(yè)，實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)載、欠壓、過(guò)壓、短路等多項(xiàng)保護(hù)。

3 礦用乳化液泵站關(guān)鍵部件選型與改造

3.1 礦用乳化液泵站的改造

采用臥式三柱塞往復(fù)泵，經(jīng)過(guò)改造后的礦用乳化液泵站主要結(jié)構(gòu)由電源、電機(jī)、變頻器、單向閥、乳化液泵、蓄能器、壓力傳感器等多項(xiàng)結(jié)構(gòu)。在具體改造期間，為了實(shí)現(xiàn)乳化泵按照實(shí)際需求進(jìn)行供液，通過(guò)對(duì)變頻器進(jìn)行應(yīng)用取代真空電磁啟動(dòng)器，將結(jié)構(gòu)中的載閥卸除，加設(shè)壓力傳感器[4]。與此同時(shí)，要在液壓油箱中安裝油液位傳感器和溫度傳感器，通過(guò)對(duì)安裝的傳感器進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)泵站在運(yùn)行過(guò)程中潤(rùn)滑油的溫度和油位進(jìn)行全面檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，一旦發(fā)生無(wú)油或者潤(rùn)滑油過(guò)熱情況，要自動(dòng)報(bào)警，避免發(fā)生燒泵現(xiàn)象，在出現(xiàn)問(wèn)題后，能夠精準(zhǔn)、及時(shí)地顯示故障情況，并且要停機(jī)。

3.2 改造乳化液箱

采用RX400/20 乳化液箱，并且配套了1 臺(tái)齒輪泵。箱體下部為乳化油箱用來(lái)存儲(chǔ)乳化油，箱體上部為乳化液配比箱，為了使乳化液箱在具體應(yīng)用過(guò)程中具備自動(dòng)補(bǔ)水補(bǔ)液和自動(dòng)配比功能，在配比箱內(nèi)安裝了進(jìn)水過(guò)濾器、進(jìn)水電磁法、流量和液位傳感器等各種裝置，從而滿足應(yīng)用需求。

3.3 選擇變頻器

為了確保變頻器性能良好能夠滿足應(yīng)用需求，變頻箱內(nèi)要設(shè)置兩路輸出電源，其中一路為主變頻電源，另一路則為備用電源。對(duì)于變頻器的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要采用性能先進(jìn)的系統(tǒng)。主變頻器側(cè)箱位電抗器箱，其主要由濾波器、電抗器等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其在具體應(yīng)用過(guò)程中主要作用就是消除作業(yè)開(kāi)展期間產(chǎn)生的高次諧波。

4 設(shè)計(jì)智能控制系統(tǒng)

4.1 設(shè)計(jì)變頻器控制回路

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)期間，為了最大程度降低設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的成本，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，采取1 臺(tái)變頻器控制3 臺(tái)電機(jī)方式完成相應(yīng)控制，通過(guò)該設(shè)計(jì)方式，能夠完成對(duì)乳化液的軟啟動(dòng)，同時(shí)，也能夠嚴(yán)格依據(jù)需求進(jìn)行控制。變頻器控制器的3 路回路或工頻回路分別對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中3 臺(tái)電機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行控制，進(jìn)而確保每臺(tái)電機(jī)都能夠在工頻回路或變頻回路控制方式下運(yùn)行，確保整個(gè)控制系統(tǒng)的合理性。

4.2 調(diào)空電機(jī)輪換調(diào)度的合理措施

依據(jù)主管壓力、電機(jī)運(yùn)行作業(yè)具體時(shí)長(zhǎng)、起停次數(shù)等各項(xiàng)內(nèi)容作為模型進(jìn)行輸入，依據(jù)電機(jī)剩余無(wú)故障時(shí)間作為模型輸出，采用模型進(jìn)行訓(xùn)練、測(cè)試，完成相應(yīng)驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上構(gòu)件一個(gè)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障預(yù)測(cè)模型，通過(guò)對(duì)該模型進(jìn)行應(yīng)用，完成相應(yīng)分析工作。在具體工作期間，乳化液泵站可以采用主泵、備用泵、副泵三種泵輪換工作，根據(jù)PLC 動(dòng)態(tài)采集電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的具體時(shí)長(zhǎng)、泵站運(yùn)行過(guò)程中的溫度，以及啟停次數(shù)、主管壓力等各項(xiàng)內(nèi)容，完成上述作業(yè)后，再對(duì)電機(jī)運(yùn)行期間的具體故障情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

系統(tǒng)在運(yùn)行期間若發(fā)現(xiàn)電機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)故障，要提前進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)，要利用PLC 發(fā)送指令給出相應(yīng)組合開(kāi)關(guān)，對(duì)3 臺(tái)泵的具體模式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整即將發(fā)生故障的泵，將其轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆帽茫瑢?duì)其進(jìn)行檢修，從而使泵性能得以恢復(fù)，滿足生產(chǎn)需求。在確保礦業(yè)生產(chǎn)作業(yè)不受影響的基礎(chǔ)上，延長(zhǎng)乳化液泵壽命，使其能夠滿足生產(chǎn)應(yīng)用需求。

4.3 變頻供液控制系統(tǒng)

變頻供液控制系統(tǒng)在具體運(yùn)行過(guò)程中的原理就是對(duì)壓力傳感器進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)供液管路上的壓力值數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)采集，在與壓力設(shè)定數(shù)值進(jìn)行對(duì)比后，將差值輸入到PLC 中，采用的PLC 依據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)出相應(yīng)控制指令，將指令傳輸給變頻器，通過(guò)對(duì)變頻器的應(yīng)用，完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的有效控制，最終完成對(duì)乳化泵輸出流量和壓力的調(diào)節(jié)，整個(gè)調(diào)節(jié)作業(yè)都通過(guò)自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)，變頻供液控制原理如圖1 所示。

圖1 變頻供液控制原理

在井下作業(yè)面注液時(shí)，主泵變頻啟動(dòng)，同時(shí)要穩(wěn)定運(yùn)行，不注液時(shí)，主泵則應(yīng)當(dāng)自動(dòng)停止，避免發(fā)生不合理運(yùn)行，引發(fā)事故。主泵在運(yùn)行期間，依據(jù)作業(yè)面注液量對(duì)電機(jī)的具體旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，避免工頻啟動(dòng)后形成沖擊電流，將主泵由變頻切換轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl運(yùn)行，然后將第二臺(tái)泵變頻軟啟動(dòng)，同時(shí)保持穩(wěn)定運(yùn)行。在流量供大于求狀況下，要對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)整，事先下調(diào)頻率，經(jīng)過(guò)調(diào)整，若下調(diào)到下限頻率之后，該數(shù)值仍然高于壓力設(shè)定值，應(yīng)當(dāng)采取先開(kāi)先停策略進(jìn)行控制，讓主泵停止運(yùn)行，然后單獨(dú)利用副泵利用變頻方式完成相應(yīng)控制，從而依據(jù)需求進(jìn)行供液。

4.4 同步切換控制原理

對(duì)礦用乳化液泵子電機(jī)工作模式進(jìn)行切換時(shí)，切換方式和切換時(shí)間不合理勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)跳閘、電流沖擊等各種不良現(xiàn)象針對(duì)上述問(wèn)題，要采取同步切換方式規(guī)避上述各種不良事故的發(fā)生。此外，為了避免工頻回路和變頻回路發(fā)生短路現(xiàn)象，要在變頻回路接入接觸器和電抗器。線路中接入的電抗器起到的關(guān)鍵作用就是消除高次諧波，確保在進(jìn)行變頻切換和工頻切換時(shí)不會(huì)發(fā)生斷電問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

礦用乳化液泵站能夠同時(shí)為掘進(jìn)設(shè)備和液壓設(shè)備提供動(dòng)力支持，為了充分發(fā)揮礦用乳化液泵站的作用，要對(duì)其進(jìn)行智能化改造，同時(shí)，為了確保智能化改造的合理性，要加強(qiáng)對(duì)相應(yīng)技術(shù)的探究，完成相應(yīng)改造。