CN112671165A - 供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电系统，包括：高压供液系统、综采工作面执行及负载系统和发电系统；高压供液系统与高压进液管连接，用于为综采工作面执行及负载系统和发电系统提供高压液，高压供液系统包括乳化液泵；综采工作面执行及负载系统和发电系统并联设置在高压进液管路和低压回液管路之间；发电系统与综采工作面执行及负载系统连接，用于基于高压液为综采工作面执行及负载系统提供电能。本发明实施例的供电系统，结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液系统提供的高压液实现系统能量的回收，并为综采工作面执行及负载系统提供电能。

Description

供电系统

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种供电系统。

背景技术

根据煤炭行业供电规程，煤炭行业的强电供电规格为1140V、127V。而为了本安和防爆要求，工作面控制器和所有的传感器设备的供电需求为12V工作，这导致控制器和供电设备之间通过电源转换模块进行转换，然而由于输入为127V，存在失爆风险，导致电源箱的防护外壳厚重且对防水防尘防护等级极高，同时也限制了电源功率的提高。随着跟机自动化工作面的不断普及，越来越得的传感设备如摄像仪、综合接入器等设备接入，一方面导致电源模块数量增大，另一方面频繁出现电源供电不足的问题。

并且，由于综采工作面用电设备都是低功耗设备，其总功耗远远低于动力源的输入功率，从用电安全和能量重复利用角度考虑，可以借鉴工程机械领域能量回收利用的思路，将部分溢流液压能回收以实现对工作面低功耗用电设备的供电，以替代现有电源模块，实现工作面的无源化。

从安全、环保及能量重复利用等角度，综采工作面的能量回收是必要且可行的，因此基于综采工作面液压系统特点和现有设备的架构，开发能量回收设备及系统急需提上日程。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种供电系统，结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液系统提供的高压液实现系统能量的回收，并为综采工作面执行及负载系统提供电能。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种供电系统，包括：高压供液系统、综采工作面执行及负载系统和发电系统；所述高压供液系统与高压进液管路连接，用于为所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统提供高压液，所述高压供液系统包括乳化液泵；所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统并联设置在所述高压进液管路和低压回液管路之间；所述发电系统与所述综采工作面执行及负载系统连接，用于基于所述高压液为所述综采工作面执行及负载系统提供电能。

本发明实施例的供电系统，通过高压供液系统为综采工作面执行及负载系统和发电系统提供高压液，并通过发电系统基于高压液为综采工作面执行及负载系统提供电能。由此，该供电系统结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液系统提供的高压液实现系统能量的回收，并为综采工作面执行及负载系统提供电能。

另外，根据本发明上述实施例提出的供电系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述高压供液系统还包括：电控卸载阀，所述电控卸载阀设置于所述乳化液泵上；安全阀，所述安全阀设置于所述乳化液泵上；压力传感器，所述压力传感器设置于所述电控卸载阀上；控制器，所述控制器分别与所述电控卸载阀和所述压力传感器连接，用于根据所述压力传感器输出的压力信号，控制所述电控卸载阀动作。

在本发明的一个实施例中，所述发电系统包括：减压阀；回转机构，所述回转机构的一端依次通过所述减压阀与所述高压进液管路连接，所述回转机构的另一端与所述低压回液管路连接；发电单元，所述发电单元与所述回转机构连接，用于产生电能；电能管理单元，所述电能管理单元与所述发电单元连接，用于对所述发电单元输出的电能进行处理；储能单元，所述储能单元与所述综采工作面执行及负载系统连接，用于输出电能至所述综采工作面执行及负载系统；智能控制单元，所述智能控制单元分别与所述储能单元和所述电能管理单元连接，用于将接收到的电能输出至所述综采工作面执行及负载系统或储能单元。

在本发明的一个实施例中，所述发电系统还包括：电磁换向阀，所述减压阀通过所述电磁换向阀与所述高压进液管路连接，所述电磁换向阀与所述智能控制单元连接；所述智能控制单元还用于控制所述电磁换向阀动作。

在本发明的一个实施例中，所述发电系统还包括：电能检测单元，所述电能检测单元分别与所述储能单元和所述智能控制单元连接，用于检测所述储能单元的电量；所述智能控制单元还用于当所述储能单元的电量低于电量下限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至工作位，当所述储能单元的电量达到电量上限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至非工作位。

在本发明的一个实施例中，所述发电系统还包括：压力检测单元，所述压力检测单元设置于所述回转机构的进液管路上；编码检测单元，所述编码检测单元分别与所述发电单元和所述智能控制单元连接，用于检测所述回转机构的转速；所述智能控制单元与所述压力检测单元和所述编码检测单元连接，用于根据所述压力检测单元输出的压力信号和所述编码检测单元输出的所述回转机构的转速，进行故障报警。

在本发明的一个实施例中，所述智能控制单元具体用于：当所述储能单元的电量低于所述电量下限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至工作位；若所述回转机构的转速小于转速阈值，且所述压力检测单元输出的压力信号的压力值小于压力阈值，则输出所述乳化液泵未开启的报警信号；若所述回转机构的转速小于转速阈值，且所述压力检测单元输出的压力信号的压力值等于或者大于所述压力阈值，则输出所述回转机构故障的报警信号；若所述回转机构的转速等于或者大于所述转速阈值，则当所述储能单元的电量达到所述电量上限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至非工作位；若所述回转机构的转速不为零，则输出所述电磁换向阀无法正确的切换至非工作位的报警信号。

在本发明的一个实施例中，所述综采工作面执行及负载系统包括支架液压系统和负载单元；所述负载单元与所述发电系统连接，所述负载单元包括液压支架电液控制系统和综采自动化控制系统；所述支架液压系统的进口与所述高压进液管路连接，出口与所述低压回液管路连接，电源接口与所述负载单元连接。

在本发明的一个实施例中，上述供电系统还包括：截止阀，所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统通过所述截止阀与所述高压进液管路连接。

在本发明的一个实施例中，上述供电系统还包括：回液断路阀，所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统通过所述回液断路阀与所述低压回液管路连接。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的供电系统的示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的供电系统的示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的供电系统的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的发电系统的示意图；

图5是根据本发明还一个实施例的供电系统的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的液压支架电液控制系统的示意图；

图7是根据本发明一个实施例的综采自动化控制系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的供电系统。

本发明的实施例，针对相关技术中，供电系统结构复杂且效能低，稳定性差及不能利用回收高压供液系统中剩余的能量，能量转化率低，应用层面较窄，可执行性差等问题，提出了一种供电系统。

图1是根据本发明一个实施例的供电系统的示意图。

如图1所示，本发明实施例的供电系统1000，可包括：高压供液系统1、综采工作面执行及负载系统2和发电系统3。

其中，高压供液系统1与高压进液管路1001连接，用于为综采工作面执行及负载系统2和发电系统3提供高压液，高压供液系统1可包括乳化液泵11。综采工作面执行及负载系统2和发电系统3并联设置在高压进液管路1001和低压回液管路1002之间。发电系统3与综采工作面执行及负载系统2连接，用于基于高压液为综采工作面执行及负载系统2提供电能。应说明的是，该实施例中所描述的发电系统3可集成安装于防爆外壳中，以提高供电系统1000的安全性。

在本发明的其它实施例中，高压供液系统1还可通过其它的高压泵提供高压液，且高压液也可为除乳化液之外的其它液体。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，上述供电系统1000还可包括截止阀4和回液断路阀5。

其中，综采工作面执行及负载系统2和发电系统3通过截止阀4与高压进液管路1001连接，综采工作面执行及负载系统2和发电系统3通过回液断路阀5与低压回液管路1002连接。

具体地，在供电系统1000正常工作的过程中，高压供液系统1通过控制乳化液泵11工作，以使高压液流经高压进液管路1001和截止阀4到达综采工作面执行及负载系统2和发电系统3，以为综采工作面执行及负载系统2和发电系统3提供高压液。然后发电系统3基于高压液回收高压供液系统1中的能量(高压供液系统1内的剩余能量)，即通过液压马达把液压能转化成电能。最后，发电系统3将回收的电能提供给综采工作面执行及负载系统2，以为综采工作面执行及负载系统2供电。

需要说明的是，该实施例中所描述的综采工作面执行及负载系统2和发电系统3在供电系统1000中可有多个。

在本发明的实施例中，通过高压供液系统为综采工作面执行及负载系统和发电系统提供高压液，并通过发电系统基于高压液为综采工作面执行及负载系统提供电能，从而能够基于高压供液系统提供的高压液实现系统能量的回收，并为综采工作面执行及负载系统提供电能，并且该供电系统具有统结构简单、集成度高、便与装配等优点。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，如图3所示，高压供液系统1还可包括电控卸载阀12、安全阀13、压力传感器14和控制器15。

其中，电控卸载阀12可设置于乳化液泵11上，安全阀13也可设置于乳化液泵11上，压力传感器14可设置于电控卸载阀12上。控制器15分别与电控卸载阀12和压力传感器14连接，用于根据压力传感器14输出的压力信号，控制电控卸载阀12动作。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，如图4所示，发电系统3可包括：减压阀31、回转机构32、发电单元33、电能管理单元34、储能单元35、智能控制单元36、电磁换向阀37、电能检测单元38、压力检测单元39和编码检测单元301。

其中，回转机构32的一端依次通过减压阀31与高压进液管路1001连接，回转机构32的另一端与低压回液管路1002连接；发电单元33与回转机构32连接，用于产生电能；电能管理单元34与发电单元33连接，用于对发电单元33输出的电能进行处理；储能单元35与综采工作面执行及负载系统2连接，用于输出电能至综采工作面执行及负载系统2；智能控制单元36分别与储能单元35和电能管理单元34连接，用于将接收到的电能输出至综采工作面执行及负载系统2或储能单元35。减压阀31通过电磁换向阀37与高压进液管路1001连接，电磁换向阀37与智能控制单元36连接；智能控制单元36还用于控制电磁换向阀37动作。电能检测单元38分别与储能单元35和智能控制单元36连接，用于检测储能单元35的电量；智能控制单元36还用于当储能单元35的电量低于电量下限阈值时，控制电磁换向阀37切换至工作位，当储能单元35的电量达到电量上限阈值时，控制电磁换向阀27切换至非工作位。压力检测单元39设置于回转机构32的进液管路上；编码检测单元301分别与发电单元33和智能控制单元36连接，用于检测回转机构32的转速；智能控制单元36与压力检测单元39和编码检测单元301连接，用于根据压力检测单元39输出的压力信号和编码检测单元301输出的回转机构32的转速，进行故障报警。应说明的是，该实施例中所描述的电量下限阈值和电量上限阈值均可根据实际情况进行标定。

在本发明的实施例中，电能检测单元38可包含电量检测芯片、AD采样模块、MCU(Micro Control Unit，微控制单元)控制器及信号显示模块，其中，信号显示模块包括显示灯及信号反馈装置。

另外，上述进行故障报警的方式可以有多种，例如，蜂鸣、灯光、文字显示等，此处不做任何限定。

进一步地，如图4所示，智能控制单元36具体用于当储能单元35的电量低于电量下限阈值时，控制电磁换向阀37切换至工作位；若回转机构32的转速小于转速阈值，且压力检测单元39输出的压力信号的压力值小于压力阈值，则输出乳化液泵11未开启的报警信号；若回转机构32的转速小于转速阈值，且压力检测单元39输出的压力信号的压力值等于或者大于压力阈值，则输出回转机构32故障的报警信号；若回转机构32的转速等于或者大于转速阈值，则当储能单元35的电量达到电量上限阈值时，控制电磁换向阀37切换至非工作位；若回转机构32的转速不为零，则输出电磁换向阀27无法正确的切换至非工作位的报警信号。应说明的是，该实施例中所描述的转速阈值和压力阈值均可根据实际情况进行标定。

为了清楚说明上述实施例，在本申请的一个实施例中，如图5所示，综采工作面执行及负载系统2可包括支架液压系统21和负载单元22。

其中，负载单元22与发电系统3连接，负载单元22可包括液压支架电液控制系统221(图5中未具体标识)和综采自动化控制系统222(图5中未具体标识)。

作为一种示例，参见图6，液压支架电液控制系统221可包括包含隔离耦合器、控制器、CAN(Controller Area Network，CAN总线)总线、驱动器、传感单元及报警器，其中，隔离耦合器与控制器通过CAN总线连接并传递数据，传感单元可包含压力传感器、行程传感器、红外传感器、测高传感器、倾角传感器等，报警器可包含声光报警器，驱动器可包含电磁阀驱动单元，以及传感单元与驱动器通过线缆并联接入控制器等。

作为一种示例，参见图7，综采自动化控制系统222可包括包含综合接入器、通信线缆、摄像仪、云台及无线通信装置，其中，综合接入器之间通过通信线缆串联，摄像仪、云台及无线通信装置线缆可并联接入综合接入器。

支架液压系统21的进口与高压进液管路1001连接，出口与低压回液管路1002连接，电源接口与负载单元22连接。

具体而言，参见图1-7，在供电系统1000正常工作的过程中，高压供液系统1中的乳化液泵11可通过液压及电控系统使高压液流经高压进液管路1001和截止阀4到达综采工作面执行及负载系统2，为支架液压系统21提供动力。控制器15可通过逻辑算法控制支架液压系统21中的支架的升降移等动作。发电系统3开始工作发电并进行电能存储,工作过程如下：当电能检测单元38检测到储能单元35电量低于电量下限阈值时，智能控制单元36可发出信号控制电磁换向阀37处于(切换至)工作位，高压液经减压阀31带动回转机构32进行发电，将多余液压能转换为电能，实现功率回收，以上所产生的电能经电能管理单元34处理后到智能控制单元36。

智能控制单元36可将本安型电源供给负载(例如，负载单元22)直接使用或将多余电能输送到存储单元35。当电能检测单元38检测到储能单元35的电量高于电量上限阈值时，智能控制单元36可发出信号控制电磁换向阀37处于(切换至)非工作位，回转机构32停止工作，发电系统3中的部分元件(例如，智能控制单元36)可处于空闲模式。智能控制单元36还可通过与编码检测单元301、电能检测单元38之间的逻辑控制关系实现发电系统3内部的的故障检测(例如，智能控制单元36的故障检测)，并发出警报。

综上，本发明实施例的供电系统，至少具有如下几个优点：

①，可以利用剩余的液压能转换成电能，实现功率回收及利用；

②，可以实现液压能到电能的转换，无需外接电源，减少冗杂线路；以及

③，结构简单且防爆，集成度高，并具有故障预判及报警功能，可执行性高。

本发明实施例的供电系统，通过高压供液系统为综采工作面执行及负载系统和发电系统提供高压液，并通过发电系统基于高压液为综采工作面执行及负载系统提供电能。由此，该供电系统结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液系统提供的高压液实现系统能量的回收，并为综采工作面执行及负载系统提供电能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：高压供液系统、综采工作面执行及负载系统和发电系统；

所述高压供液系统与高压进液管路连接，用于为所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统提供高压液，所述高压供液系统包括乳化液泵；

所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统并联设置在所述高压进液管路和低压回液管路之间；

所述发电系统与所述综采工作面执行及负载系统连接，用于基于所述高压液为所述综采工作面执行及负载系统提供电能。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述高压供液系统还包括：

电控卸载阀，所述电控卸载阀设置于所述乳化液泵上；

安全阀，所述安全阀设置于所述乳化液泵上；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述电控卸载阀上；

控制器，所述控制器分别与所述电控卸载阀和所述压力传感器连接，用于根据所述压力传感器输出的压力信号，控制所述电控卸载阀动作。

3.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述发电系统包括：

减压阀；

回转机构，所述回转机构的一端依次通过所述减压阀与所述高压进液管路连接，所述回转机构的另一端与所述低压回液管路连接；

发电单元，所述发电单元与所述回转机构连接，用于产生电能；

电能管理单元，所述电能管理单元与所述发电单元连接，用于对所述发电单元输出的电能进行处理；

储能单元，所述储能单元与所述综采工作面执行及负载系统连接，用于输出电能至所述综采工作面执行及负载系统；

智能控制单元，所述智能控制单元分别与所述储能单元和所述电能管理单元连接，用于将接收到的电能输出至所述综采工作面执行及负载系统或储能单元。

4.根据权利要求3所述的供电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：

电磁换向阀，所述减压阀通过所述电磁换向阀与所述高压进液管路连接，所述电磁换向阀与所述智能控制单元连接；

所述智能控制单元还用于控制所述电磁换向阀动作。

5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：

电能检测单元，所述电能检测单元分别与所述储能单元和所述智能控制单元连接，用于检测所述储能单元的电量；

所述智能控制单元还用于当所述储能单元的电量低于电量下限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至工作位，当所述储能单元的电量达到电量上限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至非工作位。

6.根据权利要求5所述的供电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：

压力检测单元，所述压力检测单元设置于所述回转机构的进液管路上；

编码检测单元，所述编码检测单元分别与所述发电单元和所述智能控制单元连接，用于检测所述回转机构的转速；

所述智能控制单元与所述压力检测单元和所述编码检测单元连接，用于根据所述压力检测单元输出的压力信号和所述编码检测单元输出的所述回转机构的转速，进行故障报警。

7.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述智能控制单元具体用于：

当所述储能单元的电量低于所述电量下限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至工作位；

若所述回转机构的转速小于转速阈值，且所述压力检测单元输出的压力信号的压力值小于压力阈值，则输出所述乳化液泵未开启的报警信号；

若所述回转机构的转速小于转速阈值，且所述压力检测单元输出的压力信号的压力值等于或者大于所述压力阈值，则输出所述回转机构故障的报警信号；

若所述回转机构的转速等于或者大于所述转速阈值，则当所述储能单元的电量达到所述电量上限阈值时，控制所述电磁换向阀切换至非工作位；

若所述回转机构的转速不为零，则输出所述电磁换向阀无法正确的切换至非工作位的报警信号。

8.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述综采工作面执行及负载系统包括支架液压系统和负载单元；

所述负载单元与所述发电系统连接，所述负载单元包括液压支架电液控制系统和综采自动化控制系统；

所述支架液压系统的进口与所述高压进液管路连接，出口与所述低压回液管路连接，电源接口与所述负载单元连接。

9.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包括：

截止阀，所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统通过所述截止阀与所述高压进液管路连接。

10.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包括：

回液断路阀，所述综采工作面执行及负载系统和所述发电系统通过所述回液断路阀与所述低压回液管路连接。

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