CN201771520U - 远程监控高压注水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无人值守的远程监控高压注水系统。它包括至少2台注水泵，1台水箱、控制器和监视系统，水箱内有回液沉淀腔、供液腔、高压腔；各个注水泵与高压腔、回液沉淀腔、供液腔之间分别通过高压软管、回液软管和吸液软管连接；各注水泵和水箱上设置有工作状态传感器，工作状态传感器的输出接控制器；控制器连接控制各注水泵；监视系统包括摄像头、监视器；安装在工作面处的对工作面和各注水泵工作情况进行摄像的摄像头与控制室内的监视器相连。

Description

远程监控高压注水系统

技术领域

本实用新型涉及一种高压注水泵站，适用于煤矿综合机械化采煤工作面的液压系统。

背景技术

在煤矿综合机械化采煤过程中，注水泵站是采煤工作面液压系统中不可缺少的动力源。注水泵用于采煤工作面，为液压支架等提供工作液，工作原理靠曲轴的旋转带动柱塞做往复运动，实现吸液和排液。液压支架用于支撑顶板，为采煤机采煤时提供一定的空间，防止顶板垮塌。液压支架靠液压缸支撑伸缩(与千斤顶原理相同，介质不同)。

现有的注水泵站还没有实现远程监控，注水泵站还需要人工控制其运行。由于注水泵站是按安装在富含瓦斯、粉尘的工作面，从提高安全性、降低工人的劳动强度着眼，需要一种安全可靠、无人值守、可以远程监控的注水泵站。

发明内容

本实用新型的目的提供一种无人值守、可以远程监控的自动控制高压注水系统。

本远程监控高压注水系统，包括至少2台注水泵，1台水箱、控制器和监视系统，水箱内有回液沉淀腔、供液腔、高压腔；各个注水泵与高压腔、回液沉淀腔、供液腔之间分别通过高压软管、回液软管和吸液软管连接；各注水泵和水箱上设置有工作状态传感器，工作状态传感器的输出接控制器；控制器连接控制各注水泵；监视系统包括摄像头、监视器；安装在工作面处的对工作面和各注水泵工作情况进行摄像的摄像头与控制室内的监视器相连。

上述的远程监控高压注水系统，摄像头为带防爆摇台的红外线摄像头或带防爆射灯的摄像头。

上述的远程监控高压注水系统，工作状态传感器包括设置在各注水泵上的润滑油温度传感器、润滑油位传感器和润滑油压力传感器；以及，设置在供液腔内以反映供液腔内液位高低的液位传感器、设置在高压腔内以反映高压腔内液体压力的系统压力传感器。

上述的远程监控高压注水系统，在供液腔内设置浮球阀；当供液腔内液面低于正常高度时，浮球通过自重下沉，浮球阀内的阀芯被打开，此时水可以进入供液腔；当液面达到正常高度时，浮球通过浮力上浮，将阀芯关闭，使得水源关闭。

上述的远程监控高压注水系统，注水泵一股为2台，当然，水箱也可联接3台注水泵。

上述的远程监控高压注水系统，注水泵为由防爆电动机驱动的卧式五柱塞往复泵。

有益效果：安装在工作面处的对工作面和各注水泵工作情况进行摄像的摄像头与控制室内的监视器相连，实现远距离操作控制。

监视系统中配置的摄像头安装在工作面，影像实时传送到控制室(总控室)，达到远程监控工作面和泵站的工作情况，从而提高了安全性，降低工人的劳动强度，做到了泵站运行安全可靠、无人值守。

注水泵具有强制润滑系统，系统中安装有润滑油温度传感器、润滑油压力传感器、润滑油位传感器，用于对润滑系统的各种参数进行测量。水箱上的系统(工作液)压力传感器，液位传感器。控制器设定好压力段后，注水泵自动启动停止，压力低于设定的压力时增加注水泵，当压力高于设定的压力时减少注水泵，使工作面压力一直保持在设定的压力段。系统压力传感器对去工作面的压力进行测量，控制器据此判断是否启动/停止另外一台注水泵泵，实现节约能源和自动控制的目的。

液位传感器对水箱中的液位进行测量，对测量的结果送给控制器进行计算，如果液位降低到设定的最低液位时，控制器启动自动配液装置，给水箱中的供液腔补液；当液位上升到设定的最高液位时，控制器停止进液。本实用新型中，各传感器均通过信号线与控制器连接。

控制器可选用的种类很多，例如PLC+工控机系统等，不再详细描述。

附图说明

图1是远程监控高压注水系统的控制原理图；

图2是远程监控高压注水系统的构造框图。

图中，注水泵1、2；红外线摄像头3；水箱4；控制器5；监视器6；高压软管7、8；回液软管10、11；吸液软管13、14。

具体实施方式

参见图1，本远程监控高压注水系统包括2台注水泵、1台水箱、控制器和监视系统。各个注水泵与水箱之间分别通过高压软管、回液软管和吸液软管连接。水箱内有回液沉淀腔、供液腔、高压腔。

注水泵和水箱上设有工作状态传感器：在各个注水泵上都设有的润滑油温度传感器、润滑油油位传感器和润滑油压力传感器。润滑油温度传感器和润滑油压力传感器水平安装；润滑油位传感器垂直安装。液位传感器设置在供液腔内以反映供液腔内液位高低，系统压力传感器设置在高压腔内以反映高压腔内液体压力。Y型过滤器与供液腔相通，用于过滤向供液腔内输送的液体。

控制器连接所述工作状态传感器；控制器连接控制各个泵及自动配液装置。在供液腔内设置浮球阀；当供液腔内液面低于正常高度时，浮球通过自重下沉，浮球阀内的阀芯被打开，此时水可以进入供液腔；当液面达到正常高度时，浮球通过浮力上浮，将阀芯关闭，使得水源关闭。

监视系统包括红外线摄像头3、监视器6。摄像头安装在工作面处，以对工作面和各注水泵工作情况的进行摄像；摄像头与控制室内的监视器相连。显示屏与控制器相连。

该系统除能够就地对每台注水泵进行监测和控制、实现联动外，还能将泵站主要数据通过ModbusRTU(Slave)通信协议远距离传送，实现集中控制。

该泵站系统可安装在富含瓦斯、粉尘工作面，从提高安全性、降低工人的劳动强度着眼，设计安全可靠、无人值守、远程监控。远程监控系统配置的红外线摄像头安装在工作面，影像实时传送到总控室，达到远程监控工作面和泵站的工作情况。

注水泵系卧式五柱塞往复泵，由三相交流卧式四极防爆电动机驱动，经联轴器和一对斜齿圆柱齿轮减速，带动五曲拐曲轴旋转，再经连杆滑块(十字头)带动柱塞作往复运动，使工作液体经吸、排液阀吸入和排出，从而使电能转换成液压能，输出高压液体。泵的高压排液出口处装有调整好的高压安全阀，从而保证了液压系统工作的可靠性。安全阀为小行程弹簧加载安全阀，用于防止液压系统过载。

水箱是远程监控高压注水系统工作介质的存贮器，起着回收系统溢流回液和沉淀、过滤、向泵站提供洁净工作液的作用。水箱的结构分回液沉淀腔、供液腔、高压腔。水源经过Y型过滤器和进液浮球阀进入水箱内，进入回液沉淀腔，沉淀下细微杂质并隔住悬浮物，再经插板式过滤器滤掉纤维状及非金属微粒，最后洁净的工作液进入供液腔，通过供液阀门，供各泵吸入使用。浮球阀的作用：当液面低于正常高度时，浮球通过自重下沉，阀内的阀芯被向右拉开，此时水可以进入水箱；当液面达到正常高度时，浮球通过浮力上浮，将阀芯关闭，使得水源关闭，从而达到水箱内液面高度的目的。

控制器的使用可大幅度提高泵站的可靠性及使用效率，使泵站节能35％左右，并给泵站提供了低油位、油温过高、吸空保护、二机以上联动、工作面用液自动开机、工作面不用液自动停机、系统爆管自动停机、故障显示并由帮助栏提供故障排除方法等功能，实现了泵站运行的自动控制。

系统中工作压力的设置，根据各矿的实际情况来定，但不得超过泵站的设计工作压力。系统极限压力是对泵站安全阀故障后的保护，最大设置数值是略大于设计工作压力。

按动显示器控制面板上的‘程序’按钮，可以调整泵站工作状态，每触动一次变化一次，显示顺序为“单机”、“1#主机”、“2#主机”、“手动”。

手动状态时按控制面板上的“1#主机”，注水泵1启动，再按一次注水泵1按钮，注水泵1停止，显示画面会做相应的开停机显示。同理可启动或停止注水泵2。

注水泵1发生故障时系统自动诊断出故障原因，并在显示屏上以滚动字幕的形式，将发生的故障加以说明。同理注水泵2发生故障时都会出现上述显示，排除故障后，重启一下机器，画面会显示初始画面。如果两台泵同时显示故障，这时是系统故障，如吸空保护、爆管保护。此时会出现报警文字，根据报警文字的提示，排除故障后重启一下机器画面回到初始画面。

单机时，注水泵1、注水泵2均单机运行，配液自动进行。配液电机按钮、配液电磁阀按钮都不起作用。

当画面的左上角出现‘1#主机’时，注水泵1为主机，注水泵2为从机。主机开机后在设定的延时时间内系统压力达不到额定值时，自动启动注水泵2，这时两台泵同时运行。当系统压力达到额定值时，自动先切除注水泵2，最后切除主机。配液系统自动运行。同理可分别设置注水泵2为主机，工作原理同上所述。

通过显示屏还可以设置系统极限压力、配液浓度设置、润滑油温度范围、润滑油压力范围、单机停机延时等参数。当注水泵主机开机后压力在设定的时间内(时间可在4000s内设置)达不到上限值，自动启动第二台注水泵。当系统压力达到上限值后经过一定时间的延时(时间可在4000s内设置)，可自动关闭第二台泵直至主机。

当泵开机后60s内系统压力达到或超过所设置的爆管压力，则画面显示“系统无爆管”。当泵开机后60s内系统压力达不到所设置的爆管压力，则画面显示“系统有爆管”。当爆管发生后所有的注水泵都不能起动，配液电机，配液电磁阀可以启动停止。

当水箱供液腔的液位高于所设定的位置时，系统显示“系统无吸空”；当供液腔的液位低于所设定的位置时，系统显示“系统有吸空”，此时所有注水泵都不能启动，但配液电机，配液电磁阀可以启动，停止。

注水泵1润滑油在不缺油时显示油位正常，如果润滑油位下降到所检测位的4mm以上，则显示“注水泵1油位故障”。这时注水泵1自动停机，不能启动。但注水泵2可以启动、停止。同理注水泵2油位低于检测位时均能如上述做出显示。配液电机，配液电磁阀可以启动、停止。

注水泵1润滑油温在不超过所设定的油温上限时显示“注水泵1油温正常”，如果润滑油温超过设定的油温上限5s后，则显示“注水泵1油温故障”。这时注水泵1自动停机、不能启动，但注水泵2可以启动、停止。同理注水泵2油温高于设定值时均能如上述做出显示。配液电机，配液电磁阀可以启动、停止。

注水泵1启动后5s润滑油压超过所设定的油压下限时显示“注水泵1油压正常”，如果润滑油压不超过设定的油压下限，则显示“注水泵1油压故障”，这时注水泵1自动停机，不能启动。但注水泵2可以启动、停止。同理注水泵2油压低于设定值时均能如上述做出显示。配液电机，配液电磁阀可以启动、停止。

配置的3只红外线摄像头安装在工作面，2只通过固定支架安装，手动调整监视方向；1只红外线摄像头安装在防爆摇台上，控制器也与带动防爆摇台转动的电机相连，可远程控制其360°回转。3只红外线摄像头均带有带防爆射灯。3只红外线摄像头拍摄的影像实时传送到总控室，达到远程监控工作面和泵站的工作情况。该系统除能够就地对每台注水泵进行监测和控制、实现联动外，还能将泵站主要数据通过ModbusRTU(Slave)通信协议远距离传送，实现集中控制。

控制器对供液腔的液位进行监控，如果供液腔内工作液降低于设定的最低液位时，控制器启动自动配液装置，给水箱补液；当工作液上升到设定的最高液位时，控制器停止自动配液装置。自动配液装置根据控制器给的启动信号，启动配液电磁阀，当有水流时，对水流量进行计算，根据计算结果启动乳化油泵。水流大时，乳化油泵的电机转速高，水流小时，乳化油泵的电机转速低，可以根据设定的比例进行自动调节浓度。当控制器给出停止信号时，配液电磁阀停止工作，水管没有水流时，即无水状态，则停止自动配液装置工作。

注水泵的进液口分别通过吸液软管与供液腔相连；出液口通过高压软管与高压腔相连，通过高压过滤器后，在去工作面使用，去工作面的高压工作液为清洁的工作液。注水泵卸载阀的卸载回路有卸载管路(即回液软管)回到水箱内。注水泵上的润滑油油位传感器、润滑油油温度传感器和润滑油油压传感器通过总线电缆与控制器连接。水箱上的液位传感器、系统压力传感器通过电缆与控制器连接。控制器对各传感器的信号进行分解、比较、计算并把结果传输到上位机。当注水泵工作时，通过吸液管将工作液从水箱中吸出，经压力调节后再经高压出液口和高压软管连接到水箱；水箱上安装有高压过滤器、蓄能器，高压液体经过滤稳压后供工作面使用。工作面上使用的高压液体是清洁的，纯净的，对保护综采支柱有较好的效果。

本远程监控高压注水系统具有多机联动、工作面用液自动开机、工作面不用液自动停机的功能，大幅度提高了泵站的使用效率，使泵站节能约35％左右。并具有故障诊断、数据传输、水箱吸空保护、系统爆管自动停机、泵润滑油油位和油压及油温保护等功能。显示屏能够实时显示泵站工况和自动诊断出的故障点，并能够提供排除故障的方法等，为泵站的使用和维护提供了极大的便利。实现了泵站运行的自动控制、安全可靠、无人值守、远程监控，为煤矿现代化采煤工艺提供了有力保障。

Claims (6)

1.远程监控高压注水系统，其特征是：它包括至少2台注水泵，1台水箱、控制器和监视系统，水箱内有回液沉淀腔、供液腔、高压腔；各个注水泵与高压腔、回液沉淀腔、供液腔之间分别通过高压软管、回液软管和吸液软管连接；各注水泵和水箱上设置有工作状态传感器，工作状态传感器的输出接控制器；控制器连接控制各注水泵；监视系统包括摄像头、监视器；安装在工作面处的对工作面和各注水泵工作情况进行摄像的摄像头与控制室内的监视器相连。

2.如权利要求1所述的远程监控高压注水系统，其特征是：摄像头为带防爆摇台的红外线摄像头或带防爆射灯的摄像头。

3.如权利要求1所述的远程监控高压注水系统，其特征是：工作状态传感器包括设置在各注水泵上的润滑油温度传感器、润滑油位传感器和润滑油压力传感器；以及，设置在供液腔内以反映供液腔内液位高低的液位传感器、设置在高压腔内以反映高压腔内液体压力的系统压力传感器。

4.如权利要求1所述的远程监控高压注水系统，其特征是：在供液腔内设置浮球阀；当供液腔内液面低于正常高度时，浮球通过自重下沉，浮球阀内的阀芯被打开，此时水可以进入供液腔；当液面达到正常高度时，浮球通过浮力上浮，将阀芯关闭，使得水源关闭。

5.如权利要求1所述的远程监控高压注水系统，其特征是：注水泵为3台。

6.如权利要求1所述的远程监控高压注水系统，其特征是：注水泵为由防爆电动机驱动的卧式五柱塞往复泵。

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