CN102588244B - 一种乳化液泵站及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种乳化液泵站及其控制系统。该控制系统包括：主控制器，所述主控制器用于控制乳化液泵站的各泵电机，分别实现自动控制模式和手动模式；分控制器，所述分控制器用于控制乳化液泵电机，在所述自动控制模式时，所述分控制器失效；在所述手动控制模式时，所述分控制器正常运行。本发明采用主控制器的集中控制和分控制器的分布式控制相结合，并可以实时监测水质和乳化液质量及液位、温度、压力等信息，具有便于控制与检修、可自动调整水质乳化液质量、自动控制保证液位温度压力等状态正常、可远程操作、可进行预警提醒、安全性高等优点。

Description

一种乳化液泵站及其控制系统

技术领域

本发明主要涉及煤炭机械领域，特别涉及一种乳化液泵站控制系统，以及包括该控制系统的乳化液泵站。

背景技术

乳化液泵站用于向煤炭机械的液压支架等部件提供压力液体。其配置有压力传感器、温度传感器、液位传感器、浓度传感器等，根据液位、温度等控制乳化液泵电机的起停，按照固定的比例(95％～97％的水和3％～5％的乳化油)配比乳化液。

现有技术中，乳化液泵站控制系统多采用一个可编程控制器对多台乳化液泵进行控制，或主控制器与分控制器及操作键盘和显示屏等均采用相同配置。以工控机作为上位机进行监控，采用总线分布式控制，变频器、各种传感器、工控机、控制器等均通过总线连接。

采用上述结构的乳化液泵站时，存在以下缺点：

1)若干泵站采用一台PLC进行控制，若出现故障则无法进行控制。或主控与分控配置相同而对每台泵组没有进行针对性的控制；

2)未实时监测水质参数和乳化液质量，不能对上述指标进行控制调整；

3)工作过程中若乳化液浓度变化，不能自动调整；

4)不具有遥控功能，不能进行远程安全操作。

发明内容

本发明旨在提供一种乳化液泵站控制系统，该控制系统能够减少因故障造成的控制失效，并可以实现两种控制模式，对各泵组进行针对性的控制，提高控制效率。

本发明的乳化液泵站控制系统，包括：

主控制器，所述主控制器用于控制乳化液泵站的各泵电机，分别实现自动控制模式和手动模式；

分控制器，所述分控制器用于控制乳化液泵电机，在所述自动控制模式时，所述分控制器失效；在所述手动控制模式时，所述分控制器正常运行。

进一步地，所述主控制器设置于主控箱内，所述主控箱还设置有显示器、工控机、USB隔离模块、数字键盘电路板、CAN总线隔离模块、开关量采集板、模拟量采集板中的一种或几种。

进一步地，所述主控箱还设置有水PH值传感器、水电导率传感器、水氯离子传感器、乳化液PH值传感器、乳化液浓度传感器、乳化液电导率传感器、水流量传感器、第一负压传感器、乳化液流量传感器、第二负压传感器、乳化油油位传感器、乳化液液位传感器、第一反冲洗过滤阀组、第一压力传感器组、第二压力传感器组、电磁供水阀、第二反冲洗过滤阀组中的一种或几种。

进一步地，所述分控制器设置于分控箱内，所述分控箱还设置有文本显示屏和起停按钮，所述文本显示屏和起停按钮与分控制器连接。

进一步地，所述分控箱还设置有润滑油油温传感器、润滑油油位传感器、润滑油压力传感器、电磁卸载阀中的一种或几种。

进一步地，所述分控制器包括有两组，分别控制两组乳化液泵电机，所述两组乳化液泵电机交替工作。

进一步地，还包括：

第一组合开关箱，所述第一组合开关箱驱动润滑泵电机、循环泵电机、配比油泵电机中的一种或几种；

第二组合开关箱，所述第二组合开关箱驱动乳化液泵电机、增压泵电机、增压水泵电机、高压水泵电机中的一种或几种。

进一步地，所述第二组合开关箱还包括：

变频器，所述变频器连接两组乳化液泵电机，所述变频器根据工作面压力控制电机转速。

进一步地，还包括以下装置中的一种或几种：

软化装置，当主控制器检测到水硬度含量过高时，所述软化装置进行软化处理；

除氯装置，当主控制器检测到水氯离子含量过高时，所述除氯装置进行除氯处理；

报警装置，当主控制器检测到乳化液PH值、电导率、浓度、温度、液位中的一个或几个异常时，所述报警装置进行报警；

遥控装置，所述遥控装置对所述主控制器和/或分控制器进行远程遥控操作。

本发明的另一个方面，还提供了一种乳化液泵，该乳化液泵包括前述的乳化液泵站控制系统。

本发明采用主控制器的集中控制和分控制器的分布式控制相结合，并可以实时监测水质和乳化液质量及液位、温度、压力等信息。与现有技术相比，本发明在主控制器或分控制器失效时，系统仍可以继续运行，可以对各泵组进行针对性的控制，并能够便于各部件的检修和维护；而且，本发明可以在线实时监测水质和乳化液质量及液位、温度、压力等信息，并可以通过软化装置、除氯装置、各阀组对水质、乳化液质量等进行自动调整处理，并可以通过自动控制保证液位、温度、压力等状态正常，保证了水、油、乳化液在正常标准范围内作业；此外，本发明还具有可远程操作、可进行预警提醒、安全性高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的乳化液泵站控制系统的原理图；

图2是本发明一实施例的主控箱的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一实施例的乳化液泵站控制系统的原理图，该控制系统至少包括主控制器和分控制器。其中，主控制器45(参见图2)可以设置于图1所示的主控箱1内，分控制器可以设置于图1所示的分控箱2内。

主控制器45用于控制乳化液泵站的各泵电机，分别实现自动控制模式和手动模式；分控制器用于控制乳化液泵电机7、8，在自动控制模式时，分控制器失效；在手动控制模式时，分控制器正常运行。本发明的主控制器45和分控制器可以连接于总线上，在自动控制模式时，主控制器45可以给分控制器一个失效触发信号。

由于本发明的主控制器和分控制器具有不同的功能和需要，可以对各泵组进行针对性的控制，并能够便于各部件的检修和维护，在主控制器或分控制器失效时，仍可以保证系统继续运行。

主控制器可以包括多种元件，以实现自动控制和手动控制。具体地，如图2所示，本发明的主控箱1还可以设置有显示器41、工控机42、USB隔离模块43、数字键盘电路板44、CAN总线隔离模块46、开关量采集板47、模拟量采集板48中的一种或几种。

其中，该显示器41可以是大尺寸的液晶显示屏，以直观方便地对系统进行监控显示和参数设定，显示器41可以与工控机42通过VGA(视频图像阵列)接口连接。USB隔离模块43用于将数字键盘电路板44与工控机42电气隔离；数字键盘电路板44可以作为参数设置按键以及各泵电机的起停控制按键；USB隔离模块43分别连接工控机42和数字键盘电路板44，其采用USB接口接入方式。CAN总线隔离模块46可以将断路故障部分从系统隔离；开关量采集板47用于开关量信号的采集输入；模拟量采集板48用于电压和电流信号的采集输入。

需要说明的是，其中工控机42、显示器41、主控制器45均可以由开关电源供电，数字键盘电路板44、USB隔离模块43、开关量采集板47、CAN总线隔离模块46、模拟量采集板48均可以由本质安全型电源供电。

进一步地，本发明的主控箱还可以实时监测水质和乳化液质量，其设置有图1所示的水PH值传感器16、水电导率传感器17、水氯离子传感器18、乳化液PH值传感器19、乳化液浓度传感器20、乳化液电导率传感器21、水流量传感器22、第一负压传感器23、乳化液流量传感器24、第二负压传感器25、乳化油油位传感器26、乳化液液位传感器27、第一反冲洗过滤阀组28、第一压力传感器组29、第二压力传感器组30、电磁供水阀31、第二反冲洗过滤阀组32中的一种或几种，前述各部件可以与主控制器45连接。对应地，各传感器用于采集水PH值、水电导率、水氯离子、乳化液PH值、乳化液浓度、乳化液电导率等信息。

在各参数不符合标准时，本发明还可以通过软化装置、除氯装置、各阀组对水质、乳化液质量等进行自动调整处理。比如：当主控制器45检测到水硬度含量过高时，软化装置进行软化处理；当主控制器45检测到水氯离子含量过高时，除氯装置进行除氯处理；当主控制器45检测乳化液PH值、乳化液电导率超出设定范围时，对乳化液PH值、乳化液电导率进行调整；当乳化液浓度不符合要求时，主控制器45控制水阀和乳化油阀进行实时调节，通过控制进水量和进油量自动配比，保证乳化液浓度达到标准；检测乳化液箱、乳化液泵曲轴箱和油箱温度和液位，并在异常状态时报警停泵；通过控制进水阀和进油阀，保证液箱中乳化液位在正常范围，否则报警并控制相应泵进行调整；检测监测供液压力差，若其值超过设定范围则进行反冲洗防止供液出口堵塞。

本发明的分控制器设置于分控箱2内，分控箱2还设置有文本显示屏和起停按钮，该文本显示屏和起停按钮与分控制器连接。该文本显示屏可以为小尺寸的显示屏，以显示其泵组运行状态。分控箱2与主控箱1之间具有不同的功能和需要，分控箱2负责采集润滑油油位、油温、油压等参数并传送给主控制器45，相应地，该分控箱2设置有润滑油油温传感器33、润滑油油位传感器34、润滑油压力传感器35、电磁卸载阀36中的一种或几种，前述各部件可以与分控制器连接。

优选地，本发明提供一供一备两台泵组，以便于平衡两台泵的工作时间和疲劳程度，系统每运行预设时间(如9小时)就会切换另一台泵进行工作。此外，当一台泵不能满足要求时投入备用泵，或者当正在工作的泵出现故障时也可以切换另一台泵工作。双泵系统包括两组分控制器，分别控制两组乳化液泵电机7、8，两组乳化液泵电机7、8交替工作。相应地，为了起到冷却散热作用，乳化液泵电机7、8还可以配置有与其协同工作的润滑泵电机12、13。

本发明的各泵电机可以由组合开关箱驱动，在图1所示的实施例中，第一组合开关箱4驱动润滑泵电机12、13，循环泵电机14，配比油泵电机15中的一种或几种；第二组合开关箱5驱动乳化液泵电机7、8，增压泵电机9，增压水泵电机10，高压水泵电机11中的一种或几种。前述主控箱1、分控箱2、第一组合开关箱4和第二组合开关箱5可以通过CAN总线通信连接。

此外，为了根据需要调整电机转速，以控制供液压力，本发明所述的第二组合开关箱还包括变频器6，该变频器6连接两组乳化液泵电机7、8，变频器6根据工作面压力(乳化液出口压力)控制电机转速。

进一步地，本发明还具有预警提醒和/或远程遥控的功能，该乳化液泵站控制系统可以选用报警装置或遥控装置。其中，当检测到乳化液PH值、电导率、浓度、温度、液位中的一个或几个异常时，报警装置进行报警。应当清楚，在报警同时，还可以进行自动调整(如对乳化液PH值、乳化液电导率进行调整)，或者停泵作业(如乳化液箱、乳化液泵曲轴箱和油箱温度和液位在异常状态时停泵)，本发明并不受限于此。遥控装置用于对主控制器和/或分控制器进行远程遥控操作，以提高作业安全性。

本发明前述结构的乳化液泵站控制系统的操作方式有两种：全自动模式和手动模式。在全自动模式下只需要在主控箱上按动全自动启停按钮即可根据控制程序自动运行，自动判断系统状态和故障信息并作出处理。并且在全自动模式下，分控箱不能进行控制，只有在手动模式下分控箱的控制功能才有效。在手动模式下分控制器可以单独对其泵的电机进行启停控制。

除了前述乳化液泵站控制系统外，本发明还提供一种包括前述控制系统的乳化液泵站。该乳化液泵站的其它结构参考现有技术，本文在此不再赘述。

本发明采用主控制器的集中控制和分控制器的分布式控制相结合，并可以实时监测水质和乳化液质量及液位、温度、压力等信息。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)便于控制与检修

本发明集中与分布式控制并存，便于集中控制和乳化液泵电机的手动单独控制，在主控制器或分控制器失效时，系统仍可以继续运行；本发明主控制器和分控制器具有不同的功能和需要，可以对各泵组进行针对性的控制，并能够便于各部件的检修和维护。

2)可自动调整控制水质、乳化液质量、液位、温度、压力等状态

本发明主控箱和分控箱设置的各传感器可以在线实时监测水质和乳化液质量及液位位、温度、压力等信息，并可以通过软化装置、除氯装置、各阀组对水质、乳化液质量等进行自动调整处理，并可以通过自动控制保证液位、温度、压力等状态正常，保证了水、油、乳化液在正常标准范围内作业。

此外，本发明还具有可远程操作、可进行预警提醒、安全性高等优点。

因此，本发明的有益效果是显而易见的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种乳化液泵站控制系统，其特征在于，包括：

主控制器(45)，所述主控制器(45)用于直接控制乳化液泵站的各泵电机，分别实现自动控制模式和手动模式；

分控制器，所述分控制器用于控制乳化液泵电机(7、8)，在所述自动控制模式时，主控制器(45)给分控制器失效触发信号，所述分控制器失效；在所述手动控制模式时，所述分控制器正常运行；

所述分控制器包括有两组，分别控制两组乳化液泵电机(7、8)，所述两组乳化液泵电机(7、8)交替工作。

2.根据权利要求1所述的乳化液泵站控制系统，其特征在于，所述主控制器(45)设置于主控箱(1)内，所述主控箱(1)还设置有显示器(41)、工控机(42)、USB隔离模块(43)、数字键盘电路板(44)、CAN总线隔离模块(46)、开关量采集板(47)、模拟量采集板(48)中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的乳化液泵站控制系统，其特征在于，所述主控箱(1)还设置有水PH值传感器(16)、水电导率传感器(17)、水氯离子传感器(18)、乳化液PH值传感器(19)、乳化液浓度传感器(20)、乳化液电导率传感器(21)、水流量传感器(22)、第一负压传感器(23)、乳化液流量传感器(24)、第二负压传感器(25)、乳化油油位传感器(26)、乳化液液位传感器(27)、第一反冲洗过滤阀组(28)、第一压力传感器组(29)、第二压力传感器组(30)、电磁供水阀(31)、第二反冲洗过滤阀组(32)中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的乳化液泵站控制系统，其特征在于，所述分控制器设置于分控箱(2)内，所述分控箱(2)还设置有文本显示屏和起停按钮，所述文本显示屏和起停按钮与分控制器连接。

5.根据权利要求4所述的乳化液泵站控制系统，其特征在于，所述分控箱(2)还设置有润滑油油温传感器(33)、润滑油油位传感器(34)、润滑油压力传感器(35)、电磁卸载阀(36)中的一种或几种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的乳化液泵站控制系统，其特征在于，还包括：

第一组合开关箱(4)，所述第一组合开关箱(4)驱动润滑泵电机(12、13)、循环泵电机(14)、配比油泵电机(15)中的一种或几种；

第二组合开关箱(5)，所述第二组合开关箱(5)驱动乳化液泵电机(7、8)、增压泵电机(9)、增压水泵电机(10)、高压水泵电机(11)中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的乳化液泵站控制系统，其特征在于，所述第二组合开关箱(5)还包括：

变频器(6)，所述变频器(6)连接两组乳化液泵电机(7、8)，所述变频器(6)根据工作面压力控制电机转速。

8.根据权利要求1-5任一项所述的乳化液泵站控制系统，其特征在于，还包括以下装置中的一种或几种：

软化装置，当主控制器(45)检测到水硬度含量过高时，所述软化装置进行软化处理；

除氯装置，当主控制器(45)检测到水氯离子含量过高时，所述除氯装置进行除氯处理；

报警装置，当主控制器(45)检测到乳化液PH值、电导率、浓度、温度、液位中的一个或几个异常时，所述报警装置进行报警；

遥控装置，所述遥控装置对所述主控制器(45)和/或分控制器进行远程遥控操作。

9.一种乳化液泵站，其特征在于，所述乳化液泵站包括权利要求1-8任一项所述的乳化液泵站控制系统。