CN101530757A

CN101530757A - 煤矿用乳化液配比装置

Info

Publication number: CN101530757A
Application number: CN200910025906A
Authority: CN
Inventors: 王志华; 王志洪; 张国意
Original assignee: JIANGSU HUABIN PINE VALLEY WATER SUPPLY AND DRAINAGE EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: JIANGSU HUABIN PINE VALLEY WATER SUPPLY AND DRAINAGE EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2009-09-16

Abstract

本发明公开了一种煤矿用乳化液配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器、乳化液处理部分以及PLC控制部分；所述乳化油配送部分以及纯水配送部分与用于油水乳化的乳化器输入口连通，所述乳化器的输出口与乳化液处理部分连通；本发明所述装置最为显著的特点就是把乳化液的自动配比与乳化液浓度检测有机结合在一起，同时还可对乳化油箱和乳化液箱的液位进行监测。这不仅提高了煤矿生产的自动化水平，还确保了乳化液的浓度，保护了液压系统各工作元件。

Description

煤矿用乳化液配比装置

技术领域

本发明公开了一种溶液配比装置，特别是一种配比效果精确的煤矿用乳化液配比装置。

背景技术

乳化液在煤矿生产中发挥着十分重要的作用，作为煤机产品液压传动的工作介质，尤其是作为煤矿采煤工作面液压支架和液压支柱的工作介质在煤矿井下得了广泛的应用，被称之为煤矿支护设备的血液。近年来，随着煤炭行业突飞猛进的发展，乳化液配比及其应用越来越得到人们的广泛关注。随着科学技术的飞速发展，随着综采工作面高产高效的需求，对乳化液配比的自动化程度及其配比质量也提出了越来越高的要求。目前我国在乳化液配比方面的研究已取得了一定的进展，但也存在着不少问题。比如乳化液浓度满足不了生产的要求、制造成本太高等。另外由于目前我国矿用乳化液泵站，都是面向综采工作面的大型泵站，超高压、大流量是其发展的主要方向，而且绝大多数的乳化液泵站都不带配液装置。在一些临时作业场所需要动力时，这种大型乳化液泵站使用起来极为不便，急需开发一种带有自动配比、浓度检测、过滤一体化的乳化液箱。乳化液在煤矿生产中得到广泛的应用，有着矿物油无可比拟的优越性，但在其使用中还存在着一些问题。最突出的是乳化液浓度不符合要求，使用乳化液的设备锈蚀严重。仅就单体液压支柱而言，全国约有综采工作面260多个，约有立柱10万根。同时还有1000多个高档普采工作面，在籍单体液压支柱达300万根。据统计，全国每年有相当数量的立柱是因腐蚀而损坏，单体液压支柱的腐蚀损坏程度尤为严重。这些单体液压支柱绝大部分是因缸筒和活柱腐蚀严重而报废的，这些现象发生与乳化液浓度不合要求有直接的关系。另外由于乳化液浓度不合要求带来的另一个现象就是系统泄漏严重，有时甚至致使支架达不到初撑力而出现冒顶事故，使煤矿生产存在安全隐患。

目前，国内乳化液的配比还停留在人工地面混和以及手控配液阶段。人工地面混和方式：乳化液在地面按配比配制好再运入井下或者直接在乳化液箱内倒入部分乳化油加以混和。此方法虽然操作容易，乳化液的浓度能够保证，但清洁度差，操作人员劳动强度大。在早期机械化采煤工作面，与单体支架配套使用的乳化液泵站如xRB2B乳化液泵站，前苏联的CHY5泵站都采用这种方式配液，这种方式落后，现已基本淘汰。手控配液方式：手控配液方式的液压系统由截止阀和配液阀组成。配液阀由喷嘴、接受混合室和扩压管组成。其工作原理是根据喷射泵原理，引射流体中性水通过配液阀的喷嘴以高速喷入混合室在该处造成真空，将抽吸介质乳化油吸入主喷射流中，使中性水与乳化油充分混合成一定浓度的乳化液。为调节浓度，在被引射的乳化油管路上设置了可变节流装置。这种方式依靠人工监测液位。只需开关即可按经验调节浓度。由于操作者不易掌握，且配制的乳化液精度很差，故新设计的乳化液泵站基本不采用这种方式。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种煤矿用乳化液配比装置。

技术方案：本发明公开了一种煤矿用乳化液配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器、乳化液处理部分以及PLC控制部分；

所述乳化油配送部分以及纯水配送部分与用于油水乳化的乳化器输入口连通，所述乳化器的输出口与乳化液处理部分连通；

所述乳化油配送部分包括乳化油箱、乳化油输送管以及乳化油泵；所述乳化油输送管连通乳化油箱与乳化器输入管，所述乳化油泵设置在乳化油输送管上；

所述纯水配送部分包括纯水箱、纯水输送管以及纯水泵；所述纯水输送管连通纯水箱与乳化器输入管，所述纯水泵设置在纯水输送管上；

所述乳化液处理部分包括乳化液箱、乳化液输送管以及乳化液泵；所述乳化液输送管连通乳化液箱与乳化器输出管，所述乳化液泵设置在乳化液输送管上；

所述PLC控制部分包括PLC控制器、以及设置在乳化油箱上的第一液位计、设置在纯水箱上的第二液位计、设置在乳化液箱上的第三液位计、设置在乳化油输送管上的第一流量变送器、设置在纯水输送管上的第二流量变送器、设置在乳化器上的第四液位计和浓度计；所述第一液位计、第二液位计、第三液位计、第四液位计、第一流量变送器、第二流量变送器以及浓度计分别将信号输入PLC控制器，PLC控制器的输出信号分别连接到乳化油泵、纯水泵、乳化器以及乳化液泵。

本发明中，优选地，所述乳化油输送管上设有乳化油压力表。由此可以实时监控乳化油输送管的工作压力数值。

本发明中，优选地，所述纯水输送管上设有纯水压力表。由此可以实时监控纯水输送管的工作压力数值。

本发明中，优选地，所述乳化液输送管上设有乳化液压力表。由此可以实时监控乳化液输送管的工作压力数值。

本发明中，优选地，位于乳化油泵输入端和输出端的乳化油输送管上分别设有第一乳化油控制阀和第二乳化油控制阀。由此可以在需要乳化油部分检修或者出现压力过大等紧急状况是，关闭控制阀，确保乳化油安全分离。

本发明中，优选地，位于纯水泵输入端和输出端的纯水输送管上分别设有第一纯水控制阀和第二纯水控制阀。由此可以在需要纯水部分检修或者出现压力过大等紧急状况是，关闭控制阀，确保纯水部分安全分离。

本发明中，优选地，位于乳化液泵输入端和输出端的乳化液输送管上分别设有第一乳化液控制阀和第二乳化液控制阀。由此可以在需要乳化液部分检修或者出现压力过大等紧急状况是，关闭控制阀，确保乳化液安全分离。

有益效果：本发明所述装置最为显著的特点就是把乳化液的自动配比与乳化液浓度检测有机结合在一起，同时还可对乳化油箱和乳化液箱的液位进行监测。这不仅提高了煤矿生产的自动化水平，还确保了乳化液的浓度，保护了液压系统各工作元件。装置通过对水流量的检测来实现对乳化液浓度的检测，检测精度高。为适应不同煤矿对乳化液浓度的需求，只需改变系统设定的浓度值，就可改变所配制的乳化液的浓度。达到了一套系统可多矿使用的效能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图示为本发明结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明公开了一种煤矿用乳化液配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器1、乳化液处理部分以及PLC控制部分；所述乳化油配送部分以及纯水配送部分与用于油水乳化的乳化器输入口连通，所述乳化器的输出口与乳化液处理部分连通；所述乳化油配送部分包括乳化油箱2、乳化油输送管3以及乳化油泵4；所述乳化油输送管3连通乳化油箱2与乳化器输入口，所述乳化油泵4设置在乳化油输送管3上；所述纯水配送部分包括纯水箱5、纯水输送管6以及纯水泵7；所述纯水输送管6连通纯水箱5与乳化器输入口，所述纯水泵7设置在纯水输送管6上；所述乳化液处理部分包括乳化液箱8、乳化液输送管9以及乳化液泵10；所述乳化液输送管9连通乳化液箱8与乳化器输出口，所述乳化液泵10设置在乳化液输送管9上；所述PLC控制部分包括PLC控制器11、以及设置在乳化油箱上的第一液位计12、设置在纯水箱上的第二液位计13、设置在乳化液箱上的第三液位计14、设置在乳化油输送管上的第一流量变送器15、设置在纯水输送管上的第二流量变送器16、设置在乳化器上的第四液位计17和浓度计18；所述第一液位计12、第二液位计13、第三液位计14、第四液位计17、第一流量变送器15、第二流量变送器16以及浓度计18分别将信号输入PLC控制器11，PLC控制器11的输出信号分别连接到乳化油泵4、纯水泵7、乳化器1以及乳化液泵10。所述乳化油输送管3上设有乳化油压力表19。所述纯水输送管6上设有纯水压力表20。所述乳化液输送管9上设有乳化液压力表21。位于乳化油泵前后的乳化油输送管3上分别设有第一乳化油控制阀22和第二乳化油控制阀23。位于纯水泵前后的纯水输送管6上分别设有第一纯水控制阀24和第二纯水控制阀25。位于乳化液泵前后的乳化液输送管9上分别设有第一乳化液控制阀26和第二乳化液控制阀27。

本发明使用的流量计为一体型电磁流量计，检测自来水的流量，电磁流量计测量原理基于法拉第电磁感应原理定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头于衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双方向脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B，测量管内径d与平均流速v的乘积，电动势E(流量信号)由电极检测出并通过电缆送至转换器。转换器降电流信号放大处理后，可显示流体流量，并输出脉冲，模拟信号电流等信号。优点：(1)测量通道是段光滑直管，不会阻塞，适用于测量含固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、泥浆、污水等；(2)不产生流量检测所造成的压力损失，节能效果好；(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响；(4)流量范围大，口径范围宽；(5)可应用腐蚀性流体。该流量计可从江苏省宜兴市旭日仪表自控设备厂购得。

本系统中采用的液位计用于检测乳化油油池和乳化液液池液位高度，输出量为开关量的浮球式液位传感器。在对乳化油池液位进行监控时，采用一个控制点，对其高低液位进行控制，当乳化油达到低液位时报警，提示工作人员加油。监控乳化液液池液位时，采用两个控制点，对高、低液位进行控制。当乳化液达高液位或低液位时均需报警提示，据此系统作出相应的处理。这种浮球液位控制器与液体接触部分均采用不锈钢材料制造，外表经抛光处理，抗腐蚀能力强，卫生清洁，便于清洗，且电器控制部分不直接与液体接触，从而达到安全，可靠的目的。该液位传感器可从宜兴市裕安自动化仪表有限公司购得。

本发明中，乳化器采用间歇式高剪切乳化器，可以采用浙江温州龙湾沙城强忠机械设备厂生产的乳化器，该高剪切分散乳化器是高效、快速、均匀地将一个相或多个相分布到另一个连续相中，而在通常情况下各个相是互相不溶的。由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，从而使不相溶的固相、液相、气相在相应成熟工艺和适量添加剂的共同作用下，瞬间均匀精细地分散乳化，经过高频的循环往复，最终得到稳定的高品质产品。

本发明中，所述乳化器上设置的浓度计采用本领域通用的浓度计即可。

本发明中，PLC控制器主要实现乳化液的自动配比，包括PLC及其扩展模块，各种控制电路、输出控制继电器等。控制电路主要由PLC、LCD显示终端、中间继电器、控制按钮、仪表及柜体等组成。PLC为系统控制核心，本PLC控制器选择西门子公司S7-200系列CPU224型PLC，结合EM235模拟量扩展模块作为控制器。S7-200CPU224除具有一般的逻辑处理功能外，还具有较强的数据运算与处理能力，其由机架、CPU、开关量I/O、模拟量输入、电源、通信等模块构成。由于现场电源(一般为AC660V)经过变压器可得到ACl27V、DC24V、DC36V等几种电压，考虑到模块的互换性与统一性，在现场设备与PLC的I/O之间采用中间继电器传送和隔离信号。这样，PLC的开关量I/O模块的输入输出可采用统一电压，还降低了由于现场设备的故障和电磁干扰等因素使得PLC的I/O口损坏与输入信号发生错误的可能性。模拟量输入模块EM235为标准4～20mA电流型，可有效抑制现场的电磁干扰。运行参数显示采用工业级触摸式LCD显示终端来完成，其与PLC均内置相同的通信协议，以实现两者之间高速可靠的通信。对于液位等重要的数据，首先送至仪表报警显示装置，再送至PLC进行处理，其余的参数和状态均经PLC处理后由LCD显示终端显示。控制柜柜体面板陈设有手动控制、自动控制的选择开关，使有关人员操作、维修方便。

PLC通过通讯接口和通讯协议，与触摸屏进行全双工通讯，将自动乳化液配比装置的工作状态与运行参数传至触摸屏，完成各数据的动态显示；同时，操作人员也可利用触摸屏将操作指令传至PLC，控制配比装置运行。PLC同时将配比装置的运行状态与参数经网络生产调度监控中心主机，与全矿井安全生产监控系统联网，管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现配比装置的遥测、遥控，并为矿领导提供生产决策信息。触摸屏与监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点以提醒操作人员注意。

该系统可对乳化液箱和乳化油箱的液位进行自动控制，有效地避免了油箱和液箱的吸空或乳化液外溢。当乳化液达到高液位时，乳化液箱液位传感器发出电信号，PLC接收信号后使电磁阀失电、柱塞泵停止工作，配比工作停止；当乳化液用至低液面时，乳化液箱液位传感器又发出电信号，PLC接收信号后使电磁阀得电、柱塞泵开始工作，配比工作开始，向乳化液箱补充乳化液。当乳化油箱乳化油短缺时，乳化油箱液位传感器就会发出信号给系统，提醒工作人员加油。

本发明提供了一种煤矿用溶液配比装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims

1、一种煤矿用乳化液配比装置，其特征在于，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器(1)、乳化液处理部分以及PLC控制部分；

所述乳化油配送部分包括乳化油箱(2)、乳化油输送管(3)以及乳化油泵(4)；所述乳化油输送管(3)连通乳化油箱(2)与乳化器输入口，所述乳化油泵(4)设置在乳化油输送管(3)上；

所述纯水配送部分包括纯水箱(5)、纯水输送管(6)以及纯水泵(7)；所述纯水输送管(6)连通纯水箱(5)与乳化器输入口，所述纯水泵(7)设置在纯水输送管(6)上；

所述乳化液处理部分包括乳化液箱(8)、乳化液输送管(9)以及乳化液泵(10)；所述乳化液输送管(9)连通乳化液箱(8)与乳化器输出口，所述乳化液泵(10)设置在乳化液输送管(9)上；

所述PLC控制部分包括PLC控制器(11)、以及设置在乳化油箱上的第一液位计(12)、设置在纯水箱上的第二液位计(13)、设置在乳化液箱上的第三液位计(14)、设置在乳化油输送管上的第一流量变送器(15)、设置在纯水输送管上的第二流量变送器(16)、设置在乳化器上的第四液位计(17)和浓度计(18)；所述第一液位计(12)、第二液位计(13)、第三液位计(14)、第四液位计(17)、第一流量变送器(15)、第二流量变送器(16)以及浓度计(18)分别将信号输入PLC控制器(11)，PLC控制器(11)的输出信号分别连接到乳化油泵(4)、纯水泵(7)、乳化器(1)以及乳化液泵(10)。

2、根据权利要求1所述的煤矿用乳化液配比装置，其特征在于，所述乳化油输送管(3)上设有乳化油压力表(19)。

3、根据权利要求1所述的煤矿用乳化液配比装置，其特征在于，所述纯水输送管(6)上设有纯水压力表(20)。

4、根据权利要求1所述的煤矿用乳化液配比装置，其特征在于，所述乳化液输送管(9)上设有乳化液压力表(21)。

5、根据权利要求1或2所述的煤矿用乳化液配比装置，其特征在于，位于乳化油泵输入端和输出端的乳化油输送管(3)上分别设有第一乳化油控制阀(22)和第二乳化油控制阀(23)。

6、根据权利要求1或3所述的煤矿用乳化液配比装置，其特征在于，位于纯水泵输入端和输出端的纯水输送管(6)上分别设有第一纯水控制阀(24)和第二纯水控制阀(25)。

7、根据权利要求1或4所述的煤矿用乳化液配比装置，其特征在于，位于乳化液泵输入端和输出端的乳化液输送管(9)上分别设有第一乳化液控制阀(26)和第二乳化液控制阀(27)。