矿用乳化液泵站智能化改造与应用

2022-01-27郭慧鹏

机械管理开发 2021年12期

关键词：供液乳化液矿用

郭慧鹏

（汾西矿业集团水峪煤业，山西孝义 032300）

引言

矿用乳化液泵站是煤矿井下作业开展的一项重要设备，其性能会对煤矿开采安全性、产量造成直接影响。在对矿用乳化液泵站进行应用期间，为了避免浪费电能、缩短乳化液泵站寿命，要在对变频技术进行合理应用的基础上，实现智能化改造，更好地完成生产作业。

1 进行矿用乳化液泵站智能化改造的意义

针对矿用乳化液泵站，对其进行智能化改造的意义主要体现在以下几个方面：

1）通过智能化方式对矿用乳化液泵站进行改造，经过改造后的电机可以软启动，根据实际生产需求进行供液，保证电机在运行时能够正常轮换，通过自动方式对乳化液进行配比，确保整体配比的合理性。此外，也可以自动进行补水补液，保证生产作业顺利进行，提高经济效益[1]。

2）通过对电机运行期间可能出现的各项故障进行合理预测，采取变频方式完成相应控制，可以在泵站不停机状态，完成相应维护作业[2]。同时，能够严格依据需求进行精准供液，从而使电机在运行过程中的功率能够得到进一步提高，减小设备磨损，避免设备遭受严重破坏而无法继续应用，延长了矿用乳化泵寿命长度。

3）大幅度减少因工作人员操作不合理而引发的各种事故，进而使供液系统在运行过程中的安全性能够得到进一步提高，大幅度降低作业人员在实际工作开展时的劳动强度，降低生产成本。

4）经过智能化改造后的矿用乳化液泵站，设备应用寿命能够延长一倍左右，能够大幅度降低乳化液泵站维修费用。同时，经过智能化改造后的矿用乳化液泵站可以采取无人值守方式，只需要确保现场

附近有巡检人员就可以，这可以减少工作人员，降低人员开销，促进整个行业健康发展。

2 智能化改造总体设计分析

智能化改造矿用乳化液泵站在配置上采用三泵两箱方式，其中三泵指的是主泵、副泵、备用泵，而两箱指的是乳化液箱组和变频器控制箱。同时，还内置了流量传感器、压力传感器等不同类型的传感器，以及水压调节阀、压力开关阀等各种不同类型的液压阀，分别用于对设备的运行状态，以及相应系统控制指令的精准、全面采集[3]。泵站采用主从方式进行控制，PLC 主站在运行过程中，能够对采集到的传感器信息进行全面处理，完成分析之后，将各个指令都实时返送到各个分站，经过智能化改造后的矿用乳化液泵站，能够在对变频技术进行应用的基础上，实现电机软启动，依据生产需求进行供液，通过自动方式完成相应补水作业，实现输出过载、欠压、过压、短路等多项保护。

3 矿用乳化液泵站关键部件选型与改造

3.1 矿用乳化液泵站的改造

采用卧式三柱塞往复泵，经过改造后的矿用乳化液泵站主要结构由电源、电机、变频器、单向阀、乳化液泵、蓄能器、压力传感器等多项结构。在具体改造期间，为了实现乳化泵按照实际需求进行供液，通过对变频器进行应用取代真空电磁启动器，将结构中的载阀卸除，加设压力传感器[4]。与此同时，要在液压油箱中安装油液位传感器和温度传感器，通过对安装的传感器进行应用，对泵站在运行过程中润滑油的温度和油位进行全面检测，对检测结果进行相应调整，一旦发生无油或者润滑油过热情况，要自动报警，避免发生烧泵现象，在出现问题后，能够精准、及时地显示故障情况，并且要停机。

3.2 改造乳化液箱

采用RX400/20 乳化液箱，并且配套了1 台齿轮泵。箱体下部为乳化油箱用来存储乳化油，箱体上部为乳化液配比箱，为了使乳化液箱在具体应用过程中具备自动补水补液和自动配比功能，在配比箱内安装了进水过滤器、进水电磁法、流量和液位传感器等各种装置，从而满足应用需求。

3.3 选择变频器

为了确保变频器性能良好能够满足应用需求，变频箱内要设置两路输出电源，其中一路为主变频电源，另一路则为备用电源。对于变频器的控制系统来说，要采用性能先进的系统。主变频器侧箱位电抗器箱，其主要由滤波器、电抗器等结构构成，其在具体应用过程中主要作用就是消除作业开展期间产生的高次谐波。

4 设计智能控制系统

4.1 设计变频器控制回路

在实际生产作业期间，为了最大程度降低设备在生产过程中的成本，延长设备寿命，在具体设计过程中，采取1 台变频器控制3 台电机方式完成相应控制，通过该设计方式，能够完成对乳化液的软启动，同时，也能够严格依据需求进行控制。变频器控制器的3 路回路或工频回路分别对整个系统中3 台电机运行情况进行控制，进而确保每台电机都能够在工频回路或变频回路控制方式下运行，确保整个控制系统的合理性。

4.2 调空电机轮换调度的合理措施

依据主管压力、电机运行作业具体时长、起停次数等各项内容作为模型进行输入，依据电机剩余无故障时间作为模型输出，采用模型进行训练、测试，完成相应验证，在此基础上构件一个BP 神经网络故障预测模型，通过对该模型进行应用，完成相应分析工作。在具体工作期间，乳化液泵站可以采用主泵、备用泵、副泵三种泵轮换工作，根据PLC 动态采集电机在运行时的具体时长、泵站运行过程中的温度，以及启停次数、主管压力等各项内容，完成上述作业后，再对电机运行期间的具体故障情况进行预测。

系统在运行期间若发现电机可能会出现故障，要提前进行报警，同时，要利用PLC 发送指令给出相应组合开关，对3 台泵的具体模式进行适当调整，调整即将发生故障的泵，将其转变为备用泵，对其进行检修，从而使泵性能得以恢复，满足生产需求。在确保矿业生产作业不受影响的基础上，延长乳化液泵寿命，使其能够满足生产应用需求。

4.3 变频供液控制系统

变频供液控制系统在具体运行过程中的原理就是对压力传感器进行应用，对供液管路上的压力值数据进行精准采集，在与压力设定数值进行对比后，将差值输入到PLC 中，采用的PLC 依据计算结果发出相应控制指令，将指令传输给变频器，通过对变频器的应用，完成对电机转速的有效控制，最终完成对乳化泵输出流量和压力的调节，整个调节作业都通过自动方式实现，变频供液控制原理如图1 所示。

图1 变频供液控制原理

在井下作业面注液时，主泵变频启动，同时要稳定运行，不注液时，主泵则应当自动停止，避免发生不合理运行，引发事故。主泵在运行期间，依据作业面注液量对电机的具体旋转速度进行适当调整，避免工频启动后形成冲击电流，将主泵由变频切换转变为工频运行，然后将第二台泵变频软启动，同时保持稳定运行。在流量供大于求状况下，要对变频器进行调整，事先下调频率，经过调整，若下调到下限频率之后，该数值仍然高于压力设定值，应当采取先开先停策略进行控制，让主泵停止运行，然后单独利用副泵利用变频方式完成相应控制，从而依据需求进行供液。

4.4 同步切换控制原理

对矿用乳化液泵子电机工作模式进行切换时，切换方式和切换时间不合理势必会出现跳闸、电流冲击等各种不良现象针对上述问题，要采取同步切换方式规避上述各种不良事故的发生。此外，为了避免工频回路和变频回路发生短路现象，要在变频回路接入接触器和电抗器。线路中接入的电抗器起到的关键作用就是消除高次谐波，确保在进行变频切换和工频切换时不会发生断电问题。