智能化乳化液泵站集中供液系统研究

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引言

方山木瓜煤矿于2020年在二盘区投用一套6.5m大采高智能化综采设备，供液系统作为大采高智能化工作面建设的一个重要组成部分，主要为电液控支架提供稳定的动力源，实现液压支架与采煤机速度配套成组的快速升降架和移架。同时，经过对国内外综采工作面供液系统研究分析，本着综采供液技术向智能、高效、绿色方向发展，避免乳化液浪费及环保的要求，采用综合分析方法，确定了一套综采高端智能化乳化液泵站集中供液系统，并在二盘区中部高标准施工了一个集中供液泵站硐室，最远供液距离达3000m，服务整个二盘区11个工作面。实现远距离供液、泵站集中智能化控制、乳化液自动配比等功能，为方山木瓜煤矿在智能化建设方面再添新衣。

1集中供液泵站组成

1.1主要设备BRW630/37.5高端智能乳化液泵三台、RX630/70高端智能乳化液泵箱主箱一台、FRX630/70高端智能乳化液泵箱辅箱一台。

1.2辅助系统GLQZ2000/5/40进水反冲过滤器、乳化液泵站（喷雾泵站）控制系统、RPZ乳化液自动配比及浓度在线检测装置、ZM-JSZ-8净化水处理装置等系统[1-3]。集中供液泵站硐室设备布置如图1所示。

1.3BRW630/37.5高端智能乳化液泵额定流量为630L/min，额定压力为37.5MPa（375bar），质量约7800kg（带电机），电机功率450kW。

1.4RX630/70高端智能乳化液泵箱液箱体既是乳化液的贮液室，又是各种液压组件的安装基体，由优质不锈钢钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度。两乳化液箱设计容积皆为8000L，实际使用容积各7000L。在每个箱体的两侧都设有两个液位计，用来显示乳化液箱中的液位。1.5GLQZ2000/5/40型进水过滤站公称压力为5MPa，额定流量2000L/min，进液口尺寸DN51×3mm，出液口尺寸DN51×3mm，排污口尺寸DN32mm，过滤精度40μm。

1.6ZM-JSZ-8净化水处理装置等系统有粗过滤管道Y型过滤器、纤维球过滤器、精密袋式过滤器（2组）、保安过滤器、反渗透膜组。滤流量70t/h（精度200μm），精过滤流量35t/h（精度5μm），反渗透流量8t/h。

1.7RPZ型乳化液配比装置矿用泵站用隔爆兼本质安全型配比控制箱KXJP-127B，检测箱内部由乳化液浓度传感器、乳化液pH值传感器、乳化液电导率传感器组成，能够实时监测乳化液浓度、pH值及电导率，并将信号传送至电控箱，经过处理并根据设置的参数设置值对配比泵电机、循环泵电机、电磁水阀进行起停控制，保证乳化液箱的实时补液。

1.8BPQJ-（1555、60）/1140变频启动器BPQJ-（1555、60）/1140矿用隔爆兼本质安全型组合变频起动器（简称为“变频起动器”）具备2个独立的500kW变频输出回路。2个独立的500kW变频输出回路为二象限运行方式，应用于500kW/1140V及以下三相交流电动机的变频调速控制,可对2台及以下电动机进行变频调速控制。该变频起动器可广泛用于含有甲烷混合气体、具有煤尘爆炸危险的煤矿井下泵站控制。设备提供Modbus、CAN总线、以太网通信接口，可与矿井控制网联网，便于数据上传。

1.9泵站集中控制系统泵站集中控制系统分为主站、分站，分站分别安装于乳化液泵、乳化液主液箱；乳化液泵分站用于监测乳化液泵电机绕组、曲轴箱温度、润滑液压力，并具备控制乳化液泵电机、冷却风机启动，控制加载电磁阀开启打压；乳化液主液箱分站用于监测乳化液箱液位、温度，并具备控制补液泵启动；主站用于集中控制所有分站，具备分站采集数据组态显示功能，具备远程开启补液泵、乳化液泵的功能，具备监测乳化液系统压力功能，通过当前系统压力实时分析，控制变频器工作频率，实现乳化液流量动态调节。集中控制系统提供以太网通信接口、Modbus通信协议，具备与上位机通信能力，与综采智能化集控系统融合，实现与智能化综采工作面设备联动启动。

2关键技术研究内容

1）应用高端智能乳化液泵站远距离集中供液系统，分析其在供液期间压力是否达到规定要求，远距离控制系统是否满足需求。通过实践实现了自动欠压启动功能，并保证系统压力在一定范围内，实现恒压供液。2）应用高端智能乳化液泵站控制系统，具有乳化液浓度、pH值、电导体等参数实时监测功能，矿井制定了无人值守、有人巡查的相关管理制度及日常的日检、周检、月检具体内容。3）应用GLQZ2000/5/40型进水过滤站，分析其技术特点、性能参数、工作原理、结构组成、安全操作、保养维修等各方面的相关数据，满足整个综采工作面电液控系统要求，两年内工作面液压系统未因水质问题造成设备损坏。4）应用RPZ型乳化液浓度自动配比浓度在线监测装置，分析其精准度满足乳化液浓度要求，达到4%左右，保证对工作面设备无影响。5）应用ZM-JSZ-8型反渗透水处理系统采用“预处理+单级反渗透”水处理工艺，分析研究该方案设计、设备运行稳定性、产水水质等是否满足要求。

3应用效果

1）按照传统的一面一泵站硐室设计，每个工作面需要施工长度约80m泵站硐室，既浪费人力物力又对顶板管理造成难度，集中泵站硐室解决了每个综采工作面施工乳化液泵站硐室的问题。2）在工作面搬家期间，泵站设备安装完善需要3~5d时间，同时对设备损耗较大，集中泵站硐室减少了设备的运输安装次数，避免设备在运输过程中的磕碰损坏，提高了设备使用寿命。3）传统乳化液泵站必须每班安排一名专人负责设备开停及乳化液配比等工作，而远距离集中控制系统建设解决了这一问题，可实现无人值守、有人巡查的管理模式，减少人员的投入。4）智能化乳化液泵站集中供液系统各类检测、保护系统齐全，在日常的管理上极大地减少了乳化液油的消耗，节约了成本管控，回液率达到95%以上。5）智能化乳化液泵站集中供液系统供液距离最远达3000m，基本满足一个采区所有工作面的供液问题，在一次性完善系统巷道供液管路后，工作面搬家倒面期间仅需对顺槽进回液管路进行铺设。

4存在问题及解决办法

1）进水水质质量差，容易造成水处理设备各类滤芯、带式过滤器滤芯、RO模附着杂质严重，影响使用寿命及处理后纯净水质量。通过定期监测水质，及时更换各种滤芯，保证处理后水质达标。2）供液系统原先使用的进回液铁管容易生锈，杂质进入工作面电液控系统，造成设备损坏。通过调查研究，后期更换为锰钢管，在工作面管路末端安装反冲洗过滤装置后，解决了液管生锈杂质进入工作面液压系统问题。3）前期为节约乳化液使用量，配比浓度在低于3%时，乳化液液箱内出现皂化物，容易造成各类阀芯堵塞。后期通过调整乳化液浓度，达到4%以上，并对液箱进行彻底清洗后，消除了皂化物问题[4-6]。

5结语

通过二盘区大采高智能化综采工作面集中供液泵站系统建设经验，为智能开采提供了可复制的成功经验，可以在最大限度上降低供液设备搬运和智能化综采设备液压系统损耗，并在乳化液投入、人员投入、工程施工等方面为企业带来更大的经济效益，既节约了成本，又降低了职工劳动强度，达到“机械化换人、自动化减人”的目的。通过实践证明，方山木瓜煤矿在投用了智能化乳化液泵站集中供液系统后，在社会效益和经济效益方面均达到了预期效果，一是促进了整个矿井的智能化建设目标，为智能化综采工作面提供了安全可靠的新鲜血液，保证智能化建设整体水平的提高；二是智能化乳化液泵站集中供液系统中虽然包含多项高科技硬件和软件系统，但适用性和推广性极强，基本实现所有的综采工作面均可应用。

参考文献

[1]吴敬建.智能型远程集中供液系统在花园煤矿的应用[J].清洗世界，2021，37（10）：34-35.

[2]丁建国.祁东煤矿采区集中供液系统设备选型分析[J].工程技术研究，2020（3）：55-57.

[3]李永明.采煤工作面集中配液及远程供液系统应用[J].煤炭科学技术，2021，49（1）：104-105.

作者:高兴利 单位:山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山木瓜煤矿