CN112671166B - 综采工作面的自供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综采工作面的自供电系统，包括高压供液装置、高压进液管路、低压回液管路、喷雾液压装置和发电装置，其中，高压供液装置通过高压进液管路与喷雾液压装置和发电装置的高压端相连，用于为喷雾液压装置和发电装置提供高压液；发电装置的低压端通过单向阀与低压回液管路相连，其中，发电装置包括多个串联的发电单元，且每个发电单元包括液压马达、回转发电结构、电能管理单元、发电控制单元、电能检测单元和储能单元。本发明实施例的自供电系统，结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液装置提供的高压液实现系统能量的回收，并产生电能。
Description
技术领域
本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种综采工作面的自供电系统。
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，越来越多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综采工作面的自供电系统，本发明实施例的自供电系统，结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液装置提供的高压液实现系统能量的回收，并产生电能。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种综采工作面的自供电系统，包括高压供液装置、高压进液管路、低压回液管路、喷雾液压装置和发电装置，其中，所述高压供液装置通过所述高压进液管路与所述喷雾液压装置和所述发电装置的高压端相连，用于为所述喷雾液压装置和发电装置提供高压液；所述发电装置的低压端通过单向阀与所述低压回液管路相连，其中，所述发电装置包括多个串联的发电单元，且每个所述发电单元包括液压马达、回转发电结构、电能管理单元、发电控制单元、电能检测单元和储能单元。
本发明实施例的综采工作面的自供电系统，通过高压供液装置为发电装置提供高压液，并通过发电装置基于高压液产生电能。由此，该自供电系统结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液装置提供的高压液实现系统能量的回收，并产生电能。
另外，根据本发明上述实施例提出的综采工作面的自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，所述高压供液装置包括：泵；与所述泵相连的安全阀以及压力控制单元。
在本发明的一个实施例中，每个所述发电单元还包括：与所述液压马达串联的第一定差减压阀。
在本发明的一个实施例中，每个所述发电单元还包括：与所述液压马达并联的第二定差减压阀。
在本发明的一个实施例中，上述综采工作面的自供电系统还包括：与所述发电装置相连的负载装置，所述负载装置包括SAC负载和/或SAM负载。
在本发明的一个实施例中，所述SAC负载包括隔离耦合器、控制器、CAN总线、驱动器、传感器和报警器。
在本发明的一个实施例中，所述传感器包括压力传感器、行程传感器、红外传感器、测高传感器和倾角传感器，所述报警器包括声光报警器。
在本发明的一个实施例中，所述SAM负载包括综合接入器、通信线缆、摄像仪、云台和无线通信装置。
在本发明的一个实施例中，所述喷雾液压装置为多个，通过多个进液多通路装置连接至所述高压进液管路。
在本发明的一个实施例中，上述综采工作面的自供电系统还包括：与所述低压回液管路相连的液箱。
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是根据本发明第一个实施例的综采工作面的自供电系统的示意图；
图2是根据本发明第二个实施例的综采工作面的自供电系统的示意图；
图3是根据本发明第三个实施例的综采工作面的自供电系统的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的SAC负载的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的SAM负载的示意图；
图6是根据本发明第四个实施例的综采工作面的自供电系统的示意图；
图7是根据本发明一个实施例的发电单元的示意图；
图8是根据本发明另一个实施例的发电单元的示意图；
图9是根据本发明第五个实施例的综采工作面的自供电系统的示意图。
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综采工作面的自供电系统。
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恒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，提出了一种综采工作面的自供电系统。
图1是根据本发明第一个实施例的综采工作面的自供电系统的示意图；
如图1所示，本发明实施例的综采工作面的自供电系统，可包括：高压供液装置1、高压进液管路2、低压回液管路3、喷雾液压装置4和发电装置5。
其中，高压供液装置1通过高压进液管路2与喷雾液压装置4和发电装置5的高压端相连，用于为喷雾液压装置4和发电装置5提供高压液。发电装置5的低压端通过单向阀101与低压回液管路3相连，其中，发电装置5包括多个串联的发电单元51，且每个发电单元51包括液压马达511(图1中未具体标识)和回转发电结构512(图1中未具体标识)、电能管理单元513(图1中未具体标识)、发电控制单元514(图1中未具体标识)、电能检测单元515(图1中未具体标识)和储能单元516(图1中未具体标识)。其中，发电装置5可为多个。应说明的是，该实施例中所描述的发电装置5可集成安装于防爆外壳中，以提高综采工作面的自供电系统的安全性。
在本发明的实施例中，如图1所示，喷雾液压装置4也可为多个，且通过多个进液多通路装置103连接至高压进液管路2，其中，每个喷雾液压装置4对应连接一个进液多通路装置103。
在本发明的其它实施例中，恒压供液系统1还可通过其它的高压泵提供高压液。
进一步地，如图2所示，上述的综采工作面的自供电系统还可包括截止阀102，发电装置5的高压端通过截止阀102与高压进液管路2相连。
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，上述的综采工作面的自供电系统还可包括：与发电装置5相连的负载装置6，负载装置6可包括SAC负载61(图中未具体标识)和/或SAM负载62(图中未具体标识)。
其中，SAC负载可包括隔离耦合器、控制器、CAN总线、驱动器、传感器和报警器，其中，传感器可包括压力传感器、行程传感器、红外传感器、测高传感器和倾角传感器，报警器包括声光报警器。
作为一种示例，参见图4，SAC负载61(图中未具体标识)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。
SAM负载可包括综合接入器、通信线缆、摄像仪、云台和无线通信装置。
作为一种示例，参见图5，SAM负载62(图中未具体标识)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。
在本发明的实施例中，如图3所示，负载装置6可为多个，每个发电单元51连接一个负载装置6(即，发电单元51与负载装置6一一对应)以为该负载装置6提供电能。
具体地，在综采工作面的自供电系统正常工作的过程中，高压供液装置1工作以为喷雾液压装置4和发电装置5提供高压液，其中，该高压液流经高压进液管路2和截止阀102到达发电装置5，以为发电装置5提供高压液。然后发电装置5中的多个串联的发电单元51可基于高压液回收高压供液装置1中的能量(高压供液装置1内的剩余能量)，即通过液压马达511、回转发电结构512等把液压能转化成电能。最后，发电装置5将回收的电能提供给负载装置6，以为负载装置6供电，即为负载装置6中的SAC负载61和/或SAM负载62供电。
另外，该高压液还可流经高压进液管路2到达喷雾液压装置4，以为喷雾液压装置提供高压液。
在本发明的实施例中，通过高压供液装置为发电装置提供高压液，并通过发电装置基于高压液产生电能，以为与发电装置相连的负载装置供电，从而能够基于高压供液装置提供的高压液实现系统能量的回收，并为负载装置提供电能，并且该自供电系统具有统结构简单、集成度高、便与装配等优点。
为了更清楚说明上一实施例，在本发明的一个实施例中，如图6所示，高压供液装置1可包括：泵11和与泵11相连的安全阀12以及压力控制单元13。
其中，安全阀12可属于压力控制阀，可用于保证高压供液装置1的压力稳定，以及供液的安全性。压力控制单元13可用于根据控制信号，或者高压供液装置1中的压力传感器的输出的压力信号，控制泵11的工作状态。
需要说明的是，该实施例中所描述的泵11可为乳化液泵、喷雾泵或其它的高压泵，此处不做任何限定。
具体地，在综采工作面的自供电系统正常工作的过程中，高压供液装置1通过泵11工作，以使高压液流经高压进液管路2和截止阀102到达发电装置5，以为发电装置5提供高压液，以及使高压液流经高压进液管路2到达喷雾液压装置4，以为喷雾液压装置提供高压液。
在本发明的一个实施例中，如图7所示，每个发电单元51还可包括第一定差减压阀517。
其中，第一定差减压阀517与液压马达511串联，且第一定差减压阀517位于液压马达511的进液端，液压马达511的一端与高压进液管路2连接，液压马达511的另一端与低压回液管路3连接；回转发电结构512与液压马达511连接，用于产生电能；电能管理单元513与回转发电结构512连接，用于对回转发电结构512输出的电能进行处理；储能单元516与负载装置6连接，用于输出电能至负载装置6；发电控制单元514分别与储能单元516和电能管理单元513连接，用于将接收到的电能输出至负载装置6或储能单元516。电能检测单元515分别与储能单元516和发电控制单元514连接，可用于检测储能单元516的电量。
在本发明的实施例中，电能检测单元515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。
在本发明的另一个实施例中，如图8所示，每个发电单元51还可包括第第二定差减压阀518。
其中，第二定差减压阀518与液压马达511并联，液压马达511的一端与高压进液管路2连接，液压马达511的另一端与低压回液管路3连接；回转发电结构512与液压马达511连接，用于产生电能；电能管理单元513与回转发电结构512连接，用于对回转发电结构512输出的电能进行处理；储能单元516与负载装置6连接，用于输出电能至负载装置6；发电控制单元514分别与储能单元516和电能管理单元513连接，用于将接收到的电能输出至负载装置6或储能单元516。电能检测单元515分别与储能单元516和发电控制单元514连接，可用于检测储能单元516的电量。
在本发明的一个实施例中，如图9所示，上述的综采工作面的自供电系统，还可包括与低压回液管路3相连的液箱7。
具体而言，参见图1-9，在综采工作面的自供电系统正常工作的过程中，高压供液装置1中的泵11可通过液压及电控系统使高压液流经高压进液管路2到喷雾液压装置4，为喷雾液压装置4提供动力，以实现喷雾液压装置4的喷雾动作。同时，高压供液装置1中的泵11可通过液压及电控系统使高压液流经高压进液管路2和截止阀102到达发电装置5，以为发电装置5提供高压液。
然后,发电装置5中的多个串联的发电单元51可基于高压液回收高压供液装置1中的能量(高压供液装置1内的剩余能量)，即通过液压马达511、回转发电结构512等把液压能转化成电能。发电装置5将回收的电能提供给负载装置6，以为负载装置6供电。
而后，进入到低压回液管路3中的液体将会流入与低压回液管路3相连的液箱7内。
综上，本发明实施例的综采工作面的自供电系统，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。
本发明实施例的综采工作面的自供电系统，通过高压供液装置为发电装置提供高压液，并通过发电装置基于高压液产生电能。由此，该自供电系统结构简单，集成度高，便与装配，且能够基于高压供液装置提供的高压液实现系统能量的回收，并产生电能。
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)
1.一种综采工作面的自供电系统，其特征在于，包括高压供液装置、高压进液管路、低压回液管路、喷雾液压装置和发电装置，其中，
所述高压供液装置通过所述高压进液管路与所述喷雾液压装置和所述发电装置的高压端相连，用于为所述喷雾液压装置和发电装置提供高压液；
所述发电装置的低压端通过单向阀与所述低压回液管路相连，其中，所述发电装置包括多个串联的发电单元，且每个所述发电单元包括液压马达、回转发电结构、电能管理单元、发电控制单元、电能检测单元和储能单元。
2.如权利要求1所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，所述高压供液装置包括：
泵；
与所述泵相连的安全阀以及压力控制单元。
3.如权利要求1所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，每个所述发电单元还包括：
与所述液压马达串联的第一定差减压阀。
4.如权利要求1所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，每个所述发电单元还包括：
与所述液压马达并联的第二定差减压阀。
5.如权利要求1所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，还包括：
与所述发电装置相连的负载装置，所述负载装置包括SAC负载和/或SAM负载。
6.如权利要求5所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，所述SAC负载包括隔离耦合器、控制器、CAN总线、驱动器、传感器和报警器。
7.如权利要求6所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，所述传感器包括压力传感器、行程传感器、红外传感器、测高传感器和倾角传感器，所述报警器包括声光报警器。
8.如权利要求5所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，所述SAM负载包括综合接入器、通信线缆、摄像仪、云台和无线通信装置。
9.如权利要求1所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，所述喷雾液压装置为多个，通过多个进液多通路装置连接至所述高压进液管路。
10.如权利要求1所述的综采工作面的自供电系统，其特征在于，还包括：
与所述低压回液管路相连的液箱。
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