智能化乳化液泵站集中供液系統研究

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引言

方山木瓜煤礦于2020年在二盤區投用一套6.5m大采高智能化綜采設備，供液系統作為大采高智能化工作面建設的一個重要組成部分，主要為電液控支架提供穩定的動力源，實現液壓支架與采煤機速度配套成組的快速升降架和移架。同時，經過對國內外綜采工作面供液系統研究分析，本著綜采供液技術向智能、高效、綠色方向發展，避免乳化液浪費及環保的要求，采用綜合分析方法，確定了一套綜采高端智能化乳化液泵站集中供液系統，并在二盤區中部高標準施工了一個集中供液泵站硐室，最遠供液距離達3000m，服務整個二盤區11個工作面。實現遠距離供液、泵站集中智能化控制、乳化液自動配比等功能，為方山木瓜煤礦在智能化建設方面再添新衣。

1集中供液泵站組成

1.1主要設備BRW630/37.5高端智能乳化液泵三臺、RX630/70高端智能乳化液泵箱主箱一臺、FRX630/70高端智能乳化液泵箱輔箱一臺。

1.2輔助系統GLQZ2000/5/40進水反沖過濾器、乳化液泵站（噴霧泵站）控制系統、RPZ乳化液自動配比及濃度在線檢測裝置、ZM-JSZ-8凈化水處理裝置等系統[1-3]。集中供液泵站硐室設備布置如圖1所示。

1.3BRW630/37.5高端智能乳化液泵額定流量為630L/min，額定壓力為37.5MPa（375bar），質量約7800kg（帶電機），電機功率450kW。

1.4RX630/70高端智能乳化液泵箱液箱體既是乳化液的貯液室，又是各種液壓組件的安裝基體，由優質不銹鋼鋼板焊接而成，具有足夠的強度和剛度。兩乳化液箱設計容積皆為8000L，實際使用容積各7000L。在每個箱體的兩側都設有兩個液位計，用來顯示乳化液箱中的液位。1.5GLQZ2000/5/40型進水過濾站公稱壓力為5MPa，額定流量2000L/min，進液口尺寸DN51×3mm，出液口尺寸DN51×3mm，排污口尺寸DN32mm，過濾精度40μm。

1.6ZM-JSZ-8凈化水處理裝置等系統有粗過濾管道Y型過濾器、纖維球過濾器、精密袋式過濾器（2組）、保安過濾器、反滲透膜組。濾流量70t/h（精度200μm），精過濾流量35t/h（精度5μm），反滲透流量8t/h。

1.7RPZ型乳化液配比裝置礦用泵站用隔爆兼本質安全型配比控制箱KXJP-127B，檢測箱內部由乳化液濃度傳感器、乳化液pH值傳感器、乳化液電導率傳感器組成，能夠實時監測乳化液濃度、pH值及電導率，并將信號傳送至電控箱，經過處理并根據設置的參數設置值對配比泵電機、循環泵電機、電磁水閥進行起?？刂?，保證乳化液箱的實時補液。

1.8BPQJ-（1555、60）/1140變頻啟動器BPQJ-（1555、60）/1140礦用隔爆兼本質安全型組合變頻起動器（簡稱為“變頻起動器”）具備2個獨立的500kW變頻輸出回路。2個獨立的500kW變頻輸出回路為二象限運行方式，應用于500kW/1140V及以下三相交流電動機的變頻調速控制,可對2臺及以下電動機進行變頻調速控制。該變頻起動器可廣泛用于含有甲烷混合氣體、具有煤塵爆炸危險的煤礦井下泵站控制。設備提供Modbus、CAN總線、以太網通信接口，可與礦井控制網聯網，便于數據上傳。

1.9泵站集中控制系統泵站集中控制系統分為主站、分站，分站分別安裝于乳化液泵、乳化液主液箱；乳化液泵分站用于監測乳化液泵電機繞組、曲軸箱溫度、潤滑液壓力，并具備控制乳化液泵電機、冷卻風機啟動，控制加載電磁閥開啟打壓；乳化液主液箱分站用于監測乳化液箱液位、溫度，并具備控制補液泵啟動；主站用于集中控制所有分站，具備分站采集數據組態顯示功能，具備遠程開啟補液泵、乳化液泵的功能，具備監測乳化液系統壓力功能，通過當前系統壓力實時分析，控制變頻器工作頻率，實現乳化液流量動態調節。集中控制系統提供以太網通信接口、Modbus通信協議，具備與上位機通信能力，與綜采智能化集控系統融合，實現與智能化綜采工作面設備聯動啟動。

2關鍵技術研究內容

1）應用高端智能乳化液泵站遠距離集中供液系統，分析其在供液期間壓力是否達到規定要求，遠距離控制系統是否滿足需求。通過實踐實現了自動欠壓啟動功能，并保證系統壓力在一定范圍內，實現恒壓供液。2）應用高端智能乳化液泵站控制系統，具有乳化液濃度、pH值、電導體等參數實時監測功能，礦井制定了無人值守、有人巡查的相關管理制度及日常的日檢、周檢、月檢具體內容。3）應用GLQZ2000/5/40型進水過濾站，分析其技術特點、性能參數、工作原理、結構組成、安全操作、保養維修等各方面的相關數據，滿足整個綜采工作面電液控系統要求，兩年內工作面液壓系統未因水質問題造成設備損壞。4）應用RPZ型乳化液濃度自動配比濃度在線監測裝置，分析其精準度滿足乳化液濃度要求，達到4%左右，保證對工作面設備無影響。5）應用ZM-JSZ-8型反滲透水處理系統采用“預處理+單級反滲透”水處理工藝，分析研究該方案設計、設備運行穩定性、產水水質等是否滿足要求。

3應用效果

1）按照傳統的一面一泵站硐室設計，每個工作面需要施工長度約80m泵站硐室，既浪費人力物力又對頂板管理造成難度，集中泵站硐室解決了每個綜采工作面施工乳化液泵站硐室的問題。2）在工作面搬家期間，泵站設備安裝完善需要3~5d時間，同時對設備損耗較大，集中泵站硐室減少了設備的運輸安裝次數，避免設備在運輸過程中的磕碰損壞，提高了設備使用壽命。3）傳統乳化液泵站必須每班安排一名專人負責設備開停及乳化液配比等工作，而遠距離集中控制系統建設解決了這一問題，可實現無人值守、有人巡查的管理模式，減少人員的投入。4）智能化乳化液泵站集中供液系統各類檢測、保護系統齊全，在日常的管理上極大地減少了乳化液油的消耗，節約了成本管控，回液率達到95%以上。5）智能化乳化液泵站集中供液系統供液距離最遠達3000m，基本滿足一個采區所有工作面的供液問題，在一次性完善系統巷道供液管路后，工作面搬家倒面期間僅需對順槽進回液管路進行鋪設。

4存在問題及解決辦法

1）進水水質質量差，容易造成水處理設備各類濾芯、帶式過濾器濾芯、RO模附著雜質嚴重，影響使用壽命及處理后純凈水質量。通過定期監測水質，及時更換各種濾芯，保證處理后水質達標。2）供液系統原先使用的進回液鐵管容易生銹，雜質進入工作面電液控系統，造成設備損壞。通過調查研究，后期更換為錳鋼管，在工作面管路末端安裝反沖洗過濾裝置后，解決了液管生銹雜質進入工作面液壓系統問題。3）前期為節約乳化液使用量，配比濃度在低于3%時，乳化液液箱內出現皂化物，容易造成各類閥芯堵塞。后期通過調整乳化液濃度，達到4%以上，并對液箱進行徹底清洗后，消除了皂化物問題[4-6]。

5結語

通過二盤區大采高智能化綜采工作面集中供液泵站系統建設經驗，為智能開采提供了可復制的成功經驗，可以在最大限度上降低供液設備搬運和智能化綜采設備液壓系統損耗，并在乳化液投入、人員投入、工程施工等方面為企業帶來更大的經濟效益，既節約了成本，又降低了職工勞動強度，達到“機械化換人、自動化減人”的目的。通過實踐證明，方山木瓜煤礦在投用了智能化乳化液泵站集中供液系統后，在社會效益和經濟效益方面均達到了預期效果，一是促進了整個礦井的智能化建設目標，為智能化綜采工作面提供了安全可靠的新鮮血液，保證智能化建設整體水平的提高；二是智能化乳化液泵站集中供液系統中雖然包含多項高科技硬件和軟件系統，但適用性和推廣性極強，基本實現所有的綜采工作面均可應用。

參考文獻

[1]吳敬建.智能型遠程集中供液系統在花園煤礦的應用[J].清洗世界，2021，37（10）：34-35.

[2]丁建國.祁東煤礦采區集中供液系統設備選型分析[J].工程技術研究，2020（3）：55-57.

[3]李永明.采煤工作面集中配液及遠程供液系統應用[J].煤炭科學技術，2021，49（1）：104-105.

作者:高興利 單位:山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山木瓜煤礦