CN202983552U - 一种综采矿用浓缩液乳化液自动配比装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种综采矿用浓缩液乳化液自动配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器、乳化液处理部分以及PLC控制部分；本综采矿用乳化液自动配比装置，具有手动设定，高低电压保护、欠相保护、漏电保护、过载保护、过热保护，LED显示功能、RS458总线接口、可视化远程调整、监测和维护。用于综采煤矿用乳化液配比，具有极大的社会意义和经济价值。

Description

一种综采矿用浓缩液乳化液自动配比装置

技术领域

本实用新型涉及一种乳化液自动配比装置，特别是一种配比效果精确的综采煤矿用乳化液配比装置。 

背景技术

随着煤炭行业突飞猛进的发展，乳化液配比及其应用越来越得到人们的广泛关注。随着科学技术的飞速发展，随着综采工作面高产高效的需求，对乳化液配比的自动化程度及其配比质量也提出了越来越高的要求。目前我国在乳化液配比方面的研究已取得了一定的进展，但也存在着不少问题。比如乳化液浓度满足不了生产的要求、制造成本太高等。 

煤矿采煤工作面液压支柱所用的乳化液，其浓度不低于2～3％，才能有效防止液压支柱缸体腐蚀，延长支柱服旁年限。乳化液浓度过高又会造成乳化油浪费，提高吨煤成本。过去，乳化液的配制由人工来完成，根据乳化液箱的液面情况，开启或关闭水和乳化油的阀门。这种配制方法既不精确又很繁重，常因乳化液供应不及时或浓度过低造成支柱腐蚀损坏，影响生产。 

由于目前我国矿用乳化液泵站，都是面向综采工作面的大型泵站，超高压、大流量是其发展的主要方向，而且绝大多数的乳化液泵站都不带配液装置。在一些临时作业场所需要动力时，这种大型乳化液泵站使用起来极为不便，急需开发一种带有自动配比、浓度检测、过滤一体化的乳化液箱。乳化液在煤矿生产中发挥着十分重要的作用，作为煤机产品液压传动的工作介质，尤其是作为煤矿采煤工作面液压支架和液压支柱的工作介质在煤矿井下得了广泛的应用，被称之为煤矿支护设备的血液。乳化液在煤矿生产中得到广泛的应用，有着矿物油无可比拟的优越性，但在其使用中还存在着一些问题。 

现有煤矿井下液压支架和单体液压支柱所用的乳化液自动配比装置均为射流吸入式配比，其工作原理是利用水射流形成低压将乳化油吸入水管内形成自动配比。由于这种乳化液自动配比装置对水压、水流的要求较高，水压、水流的波动不能大于3-5％，故配比成的乳化液往往达不到规定的浓度，配成的乳化液浓度或大或小误差大，乳化液浓度小于规定浓度，液压系统元件容易锈蚀，润滑性能降低，乳化液浓度大于规定浓度，则密封元件容易损坏，同时也造成浪费。由于现有乳化液自动配比装置具有上述不足，目前大多数煤矿井下已停止使用，仍采用原始的人工配制方法，配成的乳化液浓度不容易达到要求，容易污染油源。 

配液阀由喷嘴、接受混合室和扩压管组成。其工作原理是根据喷射泵原理，引射流体中性水通过配液阀的喷嘴以高速喷入混合室在该处造成真空，将抽吸介质乳化油吸入主喷射流中，使中性水与乳化油充分混合成一定浓度的乳化液。国内乳化液的配比还停留在人工地面混和以及手控配液阶段。人工地面混和方式：乳化液在地面按配比配制好再运入井下或者直接在乳化液箱内倒入部分乳化油加以混和。此方法虽然操作容易，乳化液的浓度能够保证，但清洁度差，操作人员劳动强度大。在早期机械化采煤工作面，与单体支架配套使用的乳化液泵站如xRB2B乳化液泵站，前苏联的CHY5泵站都采用这种方式配液，这种方式落后，现已基本淘汰。手控配液方式：手控配液方式的液压系统由截止阀和配液阀组成。 

实用新型内容

为了克服现有乳化液自动配比装置配成的乳化液浓度难以达到规定要求、配比不准确的不足之处，本实用新型提供一种乳化液自动配比装置，该自动配比装置配成的乳化液可达到规定要求，配成的乳化液浓度误差小。 

技术方案一：一种综采矿用浓缩液乳化液自动配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器、乳化液处理部分以及PLC控制部分； 

所述乳化油配送部分以及纯水配送部分与用于油水乳化的乳化器输入口连通，所述乳化器的输出口与乳化液处理部分连通； 

所述乳化油配送部分包括乳化油箱(2)、乳化油输送管(3)以及乳化油泵(4)；所述乳化油输送管(3)连通乳化油箱(2)与乳化器输入口，所述乳化油泵(4)设置在乳化油输送管(3)上；所述纯水配送部分包括纯水箱(5)、纯水输送管(6)以及纯水泵(7)；所述纯水输送管(6)连通纯水箱(5)与乳化器输入口，所述纯水泵(7)设置在纯水输送管(6)上；所述乳化液处理部分包括乳化液箱(8)、乳化液输送管(9)以及乳化液泵(10)；所述乳化液输送管(9)连通乳化液箱(8)与乳化器输出口，所述乳化液泵(10)设置在乳化液输送管(9)上； 

所述PLC控制部分包括PLC控制器(11)、以及设置在乳化油箱上的第一液位计(12)、设置在纯水箱上的第二液位计(13)、设置在乳化液箱上的第三液位计(14)、设置在乳化油输送管上的第一流量变送器(15)、设置在纯水输送管上的第二流量变送器(16)、设置在乳化器上的第四液位计(17)和浓度计(18)；所述第一液位计(12)、第二液位计(13)、第三液位计(14)、第四液位计(17)、第一流量变送器(15)、第二流量变送器(16)以及浓度计(18)分别将信号输入PLC控制器(11)，PLC控制器(11)的输出信号分别连接到乳化油泵(4)、纯水泵(7)、乳化器(1)以及乳化液泵(10)； 

所述的综采矿用乳化液自动配比装置，具有手动设定，高低电压保护、欠相保护、漏电保护、过载保护、过热保护，LED显示功能、RS458总线接口、可视化远程调整、监测和维护。 

技术方案二：本实用新型公开了一种煤矿用乳化液配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器、乳化液处理部分以及PLC控制部分。所述乳化油配送部分以及纯水配送部分与用于油水乳化的乳化器输入口连通，所述乳化器的输出口与乳化液处理部分连通；所述乳化油配送部分包括乳化油箱、乳化油输送管以及乳化油泵；所述乳化油输送管连通乳化油箱与乳化器输入口，所述乳化油泵设置在乳化油输送管上；所述纯水配送部分包括纯水箱、纯水输送管以及纯水泵；所述纯水输送管连通纯水箱与乳化器输入口，所述纯水泵设置在纯水输送管上；所述乳化液处理部分包括乳化液箱、乳化液输送管以及乳化液泵；所述乳化液输送管连通乳化液箱与乳化器输出管，所述乳化液泵设置在乳化液输送管上；所述PLC控制部分包括PLC控制器、以及设置在乳化油箱上的第一液位计、设置在纯水箱上的第二液位计、设置在乳化液箱上的第三液位计、设置在乳化油输送管上的第一流量变送器、设置在纯水输送管上的第二流量变送器、设置在乳化器上的第四液位计和浓度计；所述第一液位计、第二液位计、第三液位计、第四液位计、第一流量变送器、第二流量变送器以及浓度计分别将信号输入PLC控制器，PLC控制器的输出信号分别连接到乳化油泵、纯水泵、乳化器以及乳化液泵。本实用新型中，优选地，所述乳化油输送管上设有乳化油压力表。由此可以实时监控乳化油输送管的工作压力数值。本实用新型中，优选地，所述纯水输送管上设有纯水压力表。由此可以实时监控纯水输送管的工作压力数值。本实用新型中，优选地，所述乳化液输送管上设有乳化液压力表。由此可以实时监控乳化液输送管的工作压力数值。本实用新型中，优选地，位于乳化油泵输入端和输出端的乳化油输送管上分别设有第一乳化油控制阀和第二乳化油控制阀。由此可以在需要乳化油部分检修或者出现压力过大等紧急状况是，关闭控制阀，确保乳化油安全分离。 

本实用新型中，优选地，位于纯水泵输入端和输出端的纯水输送管上分别设有第一纯水控制阀和第二纯水控制阀。由此可以在需要纯水部分检修或者出现压力过大等紧急状况是，关闭控制阀，确保纯水部分安全分离。 

本实用新型中，优选地，位于乳化液泵输入端和输出端的乳化液输送管上分别设有第一乳化液控制阀和第二乳化液控制阀。由此可以在需要乳化液部分检修或者出现压力过大等紧急状况是，关闭控制阀，确保乳化液安全分离。 

有益效果：本实用新型所述装置最为显著的特点就是把乳化液的自动配比与乳化液浓度检测有机结合在一起，同时还可对乳化油箱和乳化液箱的液位进行监测。这不仅提高了煤矿生产的自动化水平，还确保了乳化液的浓度，保护了液压系统各工作元件。装置通过对水流量的检测来实现对乳化液浓度的检测，检测精度高。为适应不同煤矿对乳化液浓度的需求，只需改变系统设定的浓度值，就可改变所配制的乳化液的浓度。达到了一套系统可多矿使用的效能。 

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。 

附图说明

图1本实用新型一种煤矿用乳化液配比装置 

图2PLC控制器结构及线路图 

图1的附图标记为： 

乳化器1、乳化油箱 2、乳化油输送管 3、乳化油泵 4、纯水箱 5、纯水输送管 6、纯水泵 7、乳化液箱8、乳化液输送管 9、乳化液泵 10、PLC控制器 11、第一液位计 12、第二液位计 13、第三液位计 14、第一流量变送器 15、第二流量变送器 16、第四液位计 17、浓度计 18、乳化油压力表 19、纯水压力表 20、乳化液压力表 21、第一乳化油控制阀 22、第二乳化油控制阀 23、第一纯水控制阀 24、第二纯水控制阀 25、第一乳化液控制阀 26、第二乳化液控制阀 27。图示为本实用新型结构示意图。 

图1的附图标记为： 

在图2中插头接线为：1＝L，2＝n，3＝接地，6-7＝液位开关信号。 

乳化液泵站低位安装液位低位开关28、固态继电器29、流量计1的附图标记为30、电磁阀1的附图标记为31、流量计2的附图标记为32、电磁阀2的附图标记为33、电磁阀3的附图标记为34、电磁阀4的附图标记为35、电磁阀5的附图标记为36、手动转换开关(包括抽原液1和自动2)的附图标记为37。 

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开了一种煤矿用乳化液配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器1、乳化液处理部分以及PLC控制部分；所述乳化油配送部分以及纯水配送部分与用于油水乳化的乳化器输入口连通，所述乳化器的输出口与乳化液处理部分连通；所述乳化油配送部分包括乳化油箱2、乳化油输送管3以及乳化油泵4；所述乳化油输送管3连通乳化油箱2与乳化器输入口，所述乳化油泵4设置在乳化油输送管3上；所述纯水配送部分包括纯水箱5、纯水输送管6以及纯水泵7；所述纯水输送管6连通纯水箱5与乳化器输入口，所述纯水泵7设置在纯水输送管6上；所述乳化液处理部分包括乳化液箱8、乳化液输送管9以及乳化液泵10；所述乳化液输送管9连通乳化液箱8与乳化器输出口，所述乳化液泵10设置在乳化液输送管9上；所述PLC控制部分包括PLC控制器11、以及设置在乳化油箱上的第一液位计12、设置在纯水箱上的第二液位计13、设置在乳化液箱上的第三液位计14、设置在乳化油输送管上的第一流量变送器15、设置在纯水输送管上的第二流量变送器16、设置在乳化器上的第四液位计17和浓度计18；所述第一液位计12、第二液位计13、第三液位计14、第四液位计17、第一流量变送器15、第二流量变送器16以及浓度计18分别将信号输入PLC控制器11，PLC控制器11的输出信号分别连接到乳化油泵4、纯水泵7、乳化器1以及乳化液泵10。所述乳化油输送管3上设有乳化油压力表19。所述纯水输送管6上设有纯水压力表20。所述乳化液输送管9上设有乳化液压力表21。位于乳化油泵前后的乳化油输送管3上分别设有第一乳化油控制阀22和第二乳化油控制阀23。位于纯水泵前后的纯水输送管6上分别设有第一纯水控制阀24和第二纯水控制阀25。位于乳化液泵前后的乳化液输送管9上分别设有第一乳化液控制阀26和第二乳化液控制阀27。 

本实用新型使用的流量计为一体型电磁流量计，检测自来水的流量，电磁流量计测量原理基于法拉第电磁感应原理定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头于衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双方向脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B，测量管内径d与平均流速v的乘积，电动势E(流量信号)由电极检测出并通过电缆送至转换器。转换器降电流信号放大处理后，可显示流体流量，并输出脉冲，模拟信号电流等信号。优点：(1)测量通道是段光滑直管，不会阻塞，适用于测量含固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、泥浆、污水等；(2)不产生流量检测所造成的压力损失，节能效果好；(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响；(4)流量范围大，口径范围宽；(5)可应用腐蚀性流体。该流量计可从江苏省宜兴市旭日仪表自控设备厂购得。如图2所示，PLC控制系统的路线图。 

该设备乳化液专用配比设备主要特点： 

适用于乳化液液体介质的自动配比流量显示、积算、控制功能； 

输入采用防爆流量传感器信号； 

流量输入通道：接收模拟电流信号； 

可提供变送器+24V DC，+12V DC供电电源，带短路保护功能，简化系统，节省投资； 

容错功能：温度/密度补偿测量信号异常时，用对应的手动设定值进行补偿运算； 

流量再发送功能，输出流量的电流信号，更新周期1秒，满足自动控制需要； 

仪表时钟和定时自动抄表功能、打印功能，为计量管理提供方便； 

丰富的自检和自诊断功能使仪表更易于使用和维护； 

三级密码设定可防止未经授权的人员改变已设定的数据； 

仪表内部不设任何电位器、编码开关等可调器件，从而提高仪表的耐震性、稳定性和可靠性； 

通讯功能：能通过多种通讯方式与上位计算机进行数据通讯，组成能源计量网络系统：RS-485； 

本系统中采用的液位计用于检测乳化油油池和乳化液液池液位高度，输出量为开关量的浮球式液位传感器。在对乳化油池液位进行监控时，采用一个控制点，对其高低液位进行控制，当乳化油达到低液位时报警，提示工作人员加油。监控乳化液液池液位时，采用两个控制点，对高、低液位进行控制。当乳化液达高液位或低液位时均需报警提示，据此系统作出相应的处理。这种浮球液位控制器与液体接触部分均采用不锈钢材料制造，外表经抛光处理，抗腐蚀能力强，卫生清洁，便于清洗，且电器控制部分不直接与液体接触，从而达到安全，可靠的目的。该液位传感器可从宜兴市裕安自动化仪表有限公司购得。 

本实用新型中，所述乳化器上设置的浓度计采用本领域通用的浓度计即可。本实用新型中，PLC控制器主要实现乳化液的自动配比，包括PLC及其扩展模块，各种控制电路、输出控制继电器等。控制电路主要由PLC、LCD显示终端、中间继电器、控制按钮、仪表及柜体等组成。PLC为系统控制核心，本PLC控制器选择西门子公司S7-200系列CPU224型PLC，结合EM235模拟量扩展模块作为控制器。S7-200CPU224除具有一般的逻辑处理功能外，还具有较强的数据运算与处理能力，其由机架、CPU、开关量I/O、模拟量输入、电源、通信等模块构成。由于现场电源(一般为AC660V)经过变压器可得到ACl27V、DC24V、DC36V等几种电压，考虑到模块的互换性与统一性，在现场设备与PLC的I/O之间采用中间继电器传送和隔离信号。这样，PLC的开关量I/O模块的输入输出可采用统一电压，还降低了由于现场设备的故障和电磁干扰等因素使得PLC的I/O口损坏与输入信号发生错误的可能性。模拟量输入模块EM235为标准4～20mA电流型，可有效抑制现场的电磁干扰。运行参数显示采用工业级触摸式LCD显示终端来完成，其与PLC均内置相同的通信协议，以实现两者之间高速可靠的通信。对于液位等重要的数据，首先送至仪表报警显示装置，再送至PLC进行处理，其余的参数和状态均经PLC处理后由LCD显示终端显示。控制柜柜体面板陈设有手动控制、自动控制的选择开关，使有关人员操作、维修方便。 

PLC通过通讯接口和通讯协议，与触摸屏进行全双工通讯，将自动乳化液配比装置的工作状态与运行参数传至触摸屏，完成各数据的动态显示；同时，操作人员也可利用触摸屏将操作指令传至PLC，控制配比装置运行。PLC同时将配比装置的运行状态与参数经网络生产调度监控中心主机，与全矿井安全生产监控系统联网，管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现配比装置的遥测、遥控，并为矿领导提供生产决策信息。触摸屏与监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点以提醒操作人员注意。 

该系统可对乳化液箱和乳化油箱的液位进行自动控制，有效地避免了油箱和液箱的吸空或乳化液外溢。当乳化液达到高液位时，乳化液箱液位传感器发出电信号，PLC接收信号后使电磁阀失电、柱塞泵停止工作，配比工作停止；当乳化液用至低液面时，乳化液箱液位传感器又发出电信号，PLC接收信号后使电磁阀得电、柱塞泵开始工作，配比工作开始，向乳化液箱补充乳化液。当乳化油箱乳化油短缺时，乳化油箱液位传感器就会发出信号给系统，提醒工作人员加油。 

设备主要由抽油泵机组，PLC控制仪电气控制总成。防爆流量计，防爆电磁阀系统(检测仪表、微电脑智能感应系统和信号采集系统)全不锈钢原液储存系统(原液提升系统)组成。本设备能实现全自动控制，具有手动设定，高低电压保护、欠相保护、漏电保护、过载保护、过热保护，LED显示等功能、RS458总线接口、可视化远程调整、监测和维护。采用先进配比控制装置，调整设备自动化配比，能将乳化液配比完全安装使用方要求设定的配比标准，杜绝人工配比液％比上下波动缺点。过流部件均采用不锈钢利铝塑管材料，设备结构形成一个闭环系统，因而完全在杜绝人为设定的错误，符合国际智能自动化远程规范。系统采用了软启动、软停车，新型高效滤波技术，因而不会污染供电系统。一般人工配比不稳定，易导致乳化液使用设备长期运转后故障率高的确定。本公司拥有多项杜绝配比比率保护专利(智能断流等)技术，确保设备安全运行。本设备选用消锤阀并配合软启动、软停车，有效降低配比变化率，消除配比率，完全克服传统设备配比突变之缺点，杜绝了配比液％比的不准确率。本设备在配比乳化液过程中可根据用户的需求，将原先设定的％比率调高或调低，经调整设定配比率后本设备能够实时通过传感器侦测乳化液配比率，将侦测值和设定值进行比较运算，确定抽油泵投入运行频率以实现配比率。无论用户用自来水如何变化，在乳化液自动配比设备的用户端始终能保证乳化液配比率，避免用户端使用设备需求乳化液配比率变化，保证用户乳化液使用设备的稳定性。 

本设备和原液罐连接一体化设计，节省了占地面积，降低了建筑承载负荷，因而大大降低了投资费用。本设备充分利用节能功能。因而选用功率小，降低了设备运行费用，是国内传统形式设备所无法实现的。本设备装有自来水水脉吸收器和恒压功能系统。用户管网流量大小不断变化时配比液比率不会变化，比率不变功能，同时又保证了乳化液使用设备配比率稳定性，达到了双管齐备的效果。乳化液专用自动配比设备整体外观为全不锈钢制造，过流件为不锈钢材料，无需专业泵房，外观看起来设备只是一套机组而已。整洁美观，实用大方。以后用户还可以模块化组装来增加乳化液用液量满足用户需要。泵组和电动机内的轴承都采用当今先进油润滑轴承，不需添加任何油脂，只需有原液就可，相当于无需人工看守和保养。 

流量设定按钮连续可调，采用静音专用香港jla控制器，流多少水配多少乳化液，用多少乳化液耗多少电。完全废弃人工比色法的不确定性。只需小型防爆流量计(进口)，因而体积小，结构紧凑。完全克服传统设备配比率波动之缺点，不会因水压力变化造成乳化液配比率忽高忽低。 

本实用新型提供了一种煤矿用溶液配比装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。 

Claims (1)

1.一种综采矿用浓缩液乳化液自动配比装置，包括以下部分：乳化油配送部分、纯水配送部分、乳化器、乳化液处理部分以及PLC控制部分；

所述乳化油配送部分以及纯水配送部分与用于油水乳化的乳化器输入口连通，所述乳化器的输出口与乳化液处理部分连通；

所述乳化油配送部分包括乳化油箱(2)、乳化油输送管(3)以及乳化油泵(4)；所述乳化油输送管(3)连通乳化油箱(2)与乳化器输入口，所述乳化油泵(4)设置在乳化油输送管(3)上；所述纯水配送部分包括纯水箱(5)、纯水输送管(6)以及纯水泵(7)；所述纯水输送管(6)连通纯水箱(5)与乳化器输入口，所述纯水泵(7)设置在纯水输送管(6)上；所述乳化液处理部分包括乳化液箱(8)、乳化液输送管(9)以及乳化液泵(10)；所述乳化液输送管(9)连通乳化液箱(8)与乳化器输出口，所述乳化液泵(10)设置在乳化液输送管(9)上；

所述PLC控制部分包括PLC控制器(11)、以及设置在乳化油箱上的第一液位计(12)、设置在纯水箱上的第二液位计(13)、设置在乳化液箱上的第三液位计(14)、设置在乳化油输送管上的第一流量变送器(15)、设置在纯水输送管上的第二流量变送器(16)、设置在乳化器上的第四液位计(17)和浓度计(18)；所述第一液位计(12)、第二液位计(13)、第三液位计(14)、第四液位计(17)、第一流量变送器(15)、第二流量变送器(16)以及浓度计(18)分别将信号输入PLC控制器(11)，PLC控制器(11)的输出信号分别连接到乳化油泵(4)、纯水泵(7)、乳化器(1)以及乳化液泵(10)；

其特征在于，所述的综采矿用乳化液自动配比装置，具有手动设定，高低电压保护、欠相保护、漏电保护、过载保护、过热保护，LED显示功能、RS458总线接口、可视化远程调整、监测和维护。

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