CN106194691A - 乳化液泵用恒压系统 - Google Patents

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王传峰
朱学志
任鸿艳
单广宇
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明提供了乳化液泵用恒压系统，属于煤矿井下乳化液泵的供电控制系统领域，包括压力传感器、恒压变频器和至少两个控制电机，所述恒压变频器包括隔离开关、变频器机芯、工频接触器和变频接触器，所述隔离开关控制所述变频器机芯和工频接触器，每一所述工频接触器与一个所述变频接触器配套设置为一组，每一所述控制电机均由一组配套设置的所述工频接触器与所述变频接触器控制运转，同一时刻，不同所述控制电机的变频接触器不能同时吸合。本发明实现一个闭环系统，满足了恒压的需求，自动化控制提高了乳化液泵站安全性、高效性、节能性，保证了人身安全，节约能源。

Description

乳化液泵用恒压系统
技术领域
本发明属于煤矿井下乳化液泵的供电控制系统领域，涉及乳化液泵用恒压系统。
背景技术
乳化液泵用于采煤工作面，作为矿井的必须设备，是煤矿井下支护作业“外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用注液设备的重要动力液压元件，也是支护作业更换维修的不可缺少的工具，乳化液泵为液压支架提供乳化液，工作原理靠曲轴的旋转带动活塞做往复运动，实现吸液和排液，乳化液由95％的水加5％的油组成。
目前多数使用简单的开关进行控制，不对乳化液输出口压力值进行检测、反馈及调节，由于未采用变频控制，能耗较大，效率低，而且无法实现乳化液泵系统实时保持在要求的压力值内，进而会导致综采工作面相关动力设备控制不精准，安全系数降低。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种通过检测输出口压力值，进行PID运算，自动调节输出，实现自动控制的乳化液压泵用恒压控制装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：乳化液泵用恒压系统，包括压力传感器、恒压变频器和至少两个控制电机，所述压力传感器的信号输出端与所述恒压变频器的控制信号输入端连接，所述恒压变频器的电源输出端与所述控制电机的电源输入端连接，所述至少两个控制电机可同时进行工作，也可单独进行工作。
进一步的，所述控制电机均可变频或工频方式工作。
进一步的，所述恒压变频器包括隔离开关、变频器机芯、工频接触器和变频接触器，所述隔离开关控制所述变频器机芯和工频接触器，每一所述工频接触器与一个所述变频接触器配套设置为一组，每一所述控制电机均由一组配套设置的所述工频接触器与所述变频接触器控制运转，同一时刻，不同所述控制电机的变频接触器不能同时吸合。
进一步的，所述恒压变频器还包括工作保护板和主控制器，所述工作保护板采集压力数据并传递到所述主控制器，所述主控制器控制所述工频接触器和变频接触器的吸合或断开。
进一步的，所述主控制器通过CAN、Modbus或网口的通信方式与变频机芯进行通信，所述主控制器通过CAN、Modbus或网口的通信方式与所述工作保护板、工频接触器进行通信。
进一步的，所述压力传感器设在外部煤矿支护设备的供液管道的出液管口位置处，乳化液泵的排液口与煤矿支护设备的供液管道相连通。
进一步的，所述压力传感器的信号电流为4-20mA。
进一步的，所述压力传感器的量程为0-60MPa。
进一步的，所述控制电机的数量为两个，为A泵电机和B泵电机，所述A泵电机和B泵电机均可变频或工频方式工作。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：1、本发明设置压力传感器进行压力的值的采集，并通过恒压变频器的PID运算，实现控制电机的转速的改变，进而实现实现了自动控制和调节输出的目的，实现一个闭环系统，满足了恒压的需求；2、自动化控制提高了乳化液泵站安全性、高效性、节能性，保证了人身安全，节约能源；3、控制电机可工频或变频工作，既满足现场恒压变频供液，又提供工频应急运行控制，为实现乳化液泵站安全、高效、节能运行提供保障；4、恒压变频器内设置工作保护板和主控制器，当压力不在预设范围内时，工作保护板上报主控制器，主控制器下发停车命令，断开运行中的工频接触器及变频接触器，保证工作面的安全运行。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明乳化液泵用恒压系统使用状态的结构示意图；
图2是本发明恒压变频器的结构示意图；
图3是本发明恒压变频器控制系统的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1所示，本发明为乳化液泵用恒压系统，与乳化液泵配合使用，应用于煤矿井下综采工作面，包括压力传感器、恒压变频器和至少两个控制电机，压力传感器的信号输出端与恒压变频器的控制信号输入端连接，恒压变频器的电源输出端与控制电机的电源输入端连接，至少两个控制电机可同时进行工作，也可单独进行工作，优选地，压力传感器设在外部煤矿支护设备的供液管道的出液管口位置处，乳化液泵的排液口与煤矿支护设备的供液管道相连通，恒压变频器通过压力传感器实时检测乳化液泵出口压力值，并把压力值传给变频器和工作保护板，变频器通过把传感器送来的数据和内部预设的数据进行比较，通过PID计算处理，并控制变频器输出的频率，进而实现控制电机的工作频率的调整，此控制电机实现乳化液箱输出压力值的大小，从而形成闭环控制，使得乳化液泵出口压力一直维持在预设值范围内，达到安全、高效、节能的目的，满足现场综采工作面设备的工作需求，压力上下限可手动进行设置。
优选地，控制电机均可变频或工频方式工作，当变频工作方式发生故障时，能够自动切换到对应同一台控制电机的工频工作状态，保证工作持续进行，工频工作方式可以应急备用。
优选地，如图2所示，恒压变频器包括隔离开关、变频器机芯、工频接触器和变频接触器，隔离开关控制变频器机芯和工频接触器，每一工频接触器与一个变频接触器配套设置为一组，每一控制电机均由一组配套设置的工频接触器与变频接触器控制运转，对应于同一台控制电机的工频接触器与变频接触器具有自动切换功能，当变频接触器发生故障时，自动切换到工频接触器继续工作，保证生产的安全进行，隔离开关控制变频器机芯和多个工频接触器，变频器机芯控制多个变频接触器的闭合和断开，同一时刻，不同所述控制电机的变频接触器不能同时吸合，隔离开关可以根据实际工作需要，切换线路，完成变频和工频不同工作状态的切换。
优选地，如图3所示，恒压变频器还包括工作保护板和主控制器，工作保护板采集压力数据并传递到主控制器，主控制器控制工频接触器和变频接触器的吸合或断开，当压力不在预设范围内时，工作保护板上报主控制器，主控制器下发停车命令，断开运行中的工频接触器及变频接触器，保证工作面的安全运行。
优选地，主控制器通过CAN、Modbus或网口等通信方式与变频机芯进行通信，实时监测与控制变频器机芯的工作，显示变频器机芯的工作状态，主控制器通过CAN、Modbus或网口等通信方式与工作保护板、工频接触器进行通信，监测工作保护板和工频接触器的工作状态，并控制工频接触器与变频接触器的分合闸。根据不同的工作需求，实现变频、工频间的切换及相关保护功能。
优选地，压力传感器的信号电流为4-20mA，采用两线结构，减少接线的复杂性，保证信号传输和供电需求，采用标准设计，公用性强，降低后期的使用和维护成本，同时采用标准件，也降低了整个装置的成本；更优选地，压力传感器的量程为0-60MPa，测量范围大，应用范围广。
优选地，控制电机的数量为两个，为A泵电机和B泵电机，A泵电机和B泵电机均可变频或工频方式工作，设置两路，即可同时工作，提升效率，也可以在一台出现故障的前提下，另一台备用。
实施例1：A泵电机变频或B泵电机变频，此为单变频模式，乳化液泵用恒压变频器通过压力传感器采集压力值，通过PID算法和负反馈运算，实时控制恒压变频器的输出，此恒压变频器的输出实现A泵电机变频或B泵电机转速的调整，A泵电机变频或B泵电机通过改变转速，改变控制乳液箱内的压力值，使得乳化液箱输出口的压力维持在恒定的预设值范围内，达到实时自动化控制。
实施例2：A泵电机工频+B泵变频或A泵电机变频+B泵电机工频，此为单工频加单变频模式，乳化液泵用恒压变频器通过压力传感器采集压力值，通过PID算法和负反馈运算，实时控制恒压变频器的输出，工频模式的接触器输出为恒定的电压值，此恒压变频器的输出控制变频状态下控制电机的转速，控制电机通过改变转速，改变控制乳液箱内的压力值，使得乳化液箱输出口的压力维持在恒定的预设值范围内，达到实时自动化控制。
实施案例3：A泵电机工频模式、B泵电机工频、A泵电机工频+B泵电机工频，此全部为工频模式，在变频工作形式全部出现问题的情况下，此为应急使用。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.乳化液泵用恒压系统，其特征在于：包括压力传感器、恒压变频器和至少两个控制电机，所述压力传感器的信号输出端与所述恒压变频器的控制信号输入端连接，所述恒压变频器的电源输出端与所述控制电机的电源输入端连接，所述至少两个控制电机可同时进行工作，也可单独进行工作。
2.根据权利要求1所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述控制电机均可变频或工频方式工作。
3.根据权利要求1所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述恒压变频器包括隔离开关、变频器机芯、工频接触器和变频接触器，所述隔离开关控制所述变频器机芯和工频接触器，每一所述工频接触器与一个所述变频接触器配套设置为一组，每一所述控制电机均由一组配套设置的所述工频接触器与所述变频接触器控制运转，同一时刻，不同所述控制电机的变频接触器不能同时吸合。
4.根据权利要求3所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述恒压变频器还包括工作保护板和主控制器，所述工作保护板采集压力数据并传递到所述主控制器，所述主控制器控制所述工频接触器和变频接触器的吸合或断开。
5.根据权利要求4所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述主控制器通过CAN、Modbus或网口的通信方式与变频机芯进行通信，所述主控制器通过CAN、Modbus或网口的通信方式与所述工作保护板、工频接触器进行通信。
6.根据权利要求1所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述压力传感器设在外部煤矿支护设备的供液管道的出液管口位置处，乳化液泵的排液口与煤矿支护设备的供液管道相连通。
7.根据权利要求1所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述压力传感器的信号电流为4-20mA。
8.根据权利要求1所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述压力传感器的量程为0-60MPa。
9.根据权利要求1所述的乳化液泵用恒压系统，其特征在于：所述控制电机的数量为两个，为A泵电机和B泵电机，所述A泵电机和B泵电机均可变频或工频方式工作。
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