CN204851330U - 综合供液系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种综合供液系统，包括乳化泵站、加压泵站、供液管路和上位机，乳化泵站与加压泵站通过供液管路连接，上位机与乳化泵站通过通信连接；乳化泵站包括配液模块、第一加压模块、输出模块和控制模块，控制模块分别与配液模块、第一加压模块电连接，配液模块、第一加压模块和输出模块依次连接，控制模块与上位机通过通信连接，输出模块与供液管路连接，这种综合供液系统比其他供液方式节电率更高、对供液管路的导流能力和承压强度要求更低，它从技术上解决了煤矿各采煤工作面对供液压力要求不同和综采支架低压乳化液的循环复用的问题，同时也解决了供液管路承压强度和可靠性低的问题。

Description

综合供液系统

技术领域

本发明涉及一种煤矿综合供液系统。

背景技术

乳化泵站是井工煤矿综采液压支架(含悬移式支架，下同)或单体液压支柱的动力源。随着我国煤矿采煤工作面支护液压化技术和装备的全面推进，乳化泵已成为煤矿必备的设备之一。目前，大多数煤矿乳化泵站仍采用传统的分散式供液方式，即将乳化泵站设置在井下采煤工作面附近，每个工作面设置一个泵站系统，每个泵站安装两台(或多台)乳化泵，采用“一用一备”或“多用多备”制。从实际使用情况来看，这种供液方式存在着乳化泵装机容量大，运行的台数多，运行效率低，耗电量大。而且，乳化泵安装于井下靠近采煤工作面，运行环境十分恶劣，故障率高，使用寿命短。

为了改变这一状况，近几年部分单位尝试采用集中供液方式，即全矿井共用一个泵站供液，泵站安装于地面或井下，利用供液管路将高压乳化液输送至各采煤工作面。集中供液方式解决了乳化泵运行台数多、运行环境差的问题。特别是对乳化泵加装变频控制后，对提高乳化泵的运行效率、节约用电及减少设备的磨损十分有利。

但是，在推广应用该项技术过程中，仍存在着技术难题未能解决，如综采工作面低压乳化液回收复用的问题，特高压、大流量供液管路可靠性低的问题以及各采煤工作面所需压力不一致的问题等。特别是那些既存在综采工作面又存在单体液压支柱工作面的矿井，两种工作面所需压力相差近一倍，很难做到两者共用一个系统供液。

发明内容

基于此，有必要提供一种节电率更高、对供液管路的导流能力和承压强度要求更低、同时又能实现综采工作面低压乳化液回收复用的综合供液系统。

一种综合供液系统，包括乳化泵站、加压泵站、供液管路和上位机，乳化泵站与加压泵站通过供液管路连接，上位机与乳化泵站通过通信连接；

乳化泵站包括配液模块、第一加压模块、输出模块和控制模块，控制模块分别与配液模块、第一加压模块电连接，配液模块、第一加压模块及输出模块依次连接，控制模块与上位机通过通信连接，输出模块与供液管路连接。

在其中一个实施例中，配液模块包括输水泵、计量油泵、供水池和乳化油箱，供水池通过输水泵与第一加压模块连接，乳化油箱通过计量油泵与第一加压模块连接。

在其中一个实施例中，第一加压模块包括乳化池和乳化泵，乳化池与乳化泵连接，乳化泵与输出模块连接。

在其中一个实施例中，输出模块包括总阀和安全阀，总阀与安全阀连接，第一加压模块分别与总阀、安全阀连接，总阀与供液管路连接。

在其中一个实施例中，控制模块包括控制柜、电源柜、变频器和传感器，电源柜分别与控制柜、变频器电连接，控制柜分别与变频器、传感器连接，控制柜与上位机通过通信连接。

在其中一个实施例中，加压泵站包括第二加压模块和储液模块，第二加压模块包括加压泵、止回阀和电控箱，储液模块包括储液箱和电动阀，电控箱与加压泵电连接，加压泵与储液箱连接，加压泵与止回阀连接，止回阀与供液管路连接，储液箱与电动阀连接，电控箱与电动阀电连接。

乳化泵站主要功用是通过配液模块进行自动化配液，并将乳化液通过第一加压模块加压为高压乳化液通过输出模块、供液管路导入至井下各加压泵站；供液管路的功用用于连通地面乳化泵站、加压泵站及井下各采煤工作面的用液支架(含单体液压支柱，下同)，利用它将高压乳化液输送至采煤工作面支架使用；加压泵站主要功用：一是将综采支架流回的低压乳化液通过第二加压模块加压并就地压入供液管路进行循环复用；二是对采煤工作面供液管路的乳化液通过第二加压模块进行二次加压，使供给支架的终期压力达到支架设计初撑力所需压力；上位机的主要功用是对乳化泵站进行远程监控。

这种综合供液系统，同时解决了分散供液和集中供液系统存在的问题，它不仅体现了集中供液的全部优势，同时具有比其他供液方式节电率更高、对供液管路的导流能力和承压强度要求更低的特点。它从技术上解决了煤矿各采煤工作面对供液压力要求不同和综采支架低压乳化液的循环复用的问题，同时也解决了供液管路承压强度和可靠性低的问题。因此，综合供液系统不仅适用于采用普采工艺的矿井，也适用于采用综采工艺的矿井及综普采混合型矿井，是一种具有普遍推广意义的新型实用技术

附图说明

图1为本发明一实施方式的综合供液系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将用具体实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1所示，是本实施例的一种综合供液系统10，包括乳化泵站110、加压泵站130、供液管路150和上位机170。

乳化泵站110包括配液模块1110、第一加压模块1130、输出模块1150和控制模块1170：

配液模块1110包括输水泵1111、计量油泵1113、供水池1115和乳化油箱1117；

第一加压模块1130包括乳化池1131和乳化泵1133；

输出模块1150包括总阀1151和安全阀1153；

控制模块1170包括控制柜1171、电源柜1173、变频器1175和传感器1177。

供水池1115通过输水泵1111与乳化池1131连接，乳化油箱1117通过计量油泵1113与乳化池1131连接。

乳化池1131与乳化泵1133连接，乳化泵1133与总阀1151连接。

总阀1151与安全阀1153连接，乳化泵1133和安全阀1153连接，总阀1151与供液管路150连接。

综合供液系统10的电源进线与电源柜1173电连接。

电源柜1173分别与乳化泵站110中的各机构电连接。

控制柜1171分别与变频器1175、传感器1177连接。

控制柜1171与上位机170通过通信连接。

加压泵站130包括第二加压模块1310和储液模块1330：

第二加压模块1310包括加压泵1311、止回阀1313和电控箱1315；

储液模块1330包括储液箱1331和电动阀1333。

加压泵1311分别与止回阀1313、储液箱1331、供液管路150连接。

电控箱1315分别与加压泵1311、电动阀1333电连接。

储液箱1331与电动阀1333连接。

乳化泵站110主要功用是通过配液模块1110进行自动化配液，并将乳化液通过第一加压模块1130加压为高压乳化液通过输出模块1150、供液管路150导入至井下各加压泵站130；供液管路150的功用用于连通地面乳化泵站110与井下各加压泵站130及采煤工作面的用液支架(含单体液压支柱，下同)，利用它将高压乳化液输送至采煤工作面支架使用；加压泵站130主要功用：一是将综采支架流回的低压乳化液通过第二加压模块1310加压并就地压入供液管路150进行循环复用；二是对采煤工作面供液管路150的乳化液通过第二加压模块1310进行二次加压，使供给支架的终期压力达到支架设计初撑力所需压力；上位机170的主要功用是对乳化泵站110进行远程监控。

乳化泵站110通常设置在地面工业广场附近(也可以设置在井下)，其功用是自动配置乳化液，并将乳化液通过乳化泵1133将乳化液加压后输入至供液管路150。

乳化泵1133的功用是将乳化池1131中的乳化液进行加压，使乳化液以高压液体的形式输送至各加压泵站130。

乳化池1131的功用是将乳化油和清水按比例进行充分混合(乳化)后储存在池中供乳化泵1133使用。

安全阀1153的功用是当乳化泵1133输出的压力超高时，起卸压保护作用。

总阀1151的功用是连能或切断乳化泵站110与供液管路150的通路，以方便对乳化泵站110的调试。

输水泵1111的功用是自动配液时向乳化池1131内加入定量的水。

计量油泵1113的功用是自动配液时向乳化池1131内加入定量的乳化油。

供水池1115的功用是储存一定量的水，以备配液时使用。

乳化油箱1117的功用是储存一定量的油，以备配液时使用。

变频器1175的功用是在PLC可编程控制器的控制下，输出不同频率的电源，使乳化泵1133的转速发生变化，实现乳化泵1133输出液压力的PID控制，实现泵站“恒压按需”供液。

控制柜1171的功用是通过其内部安装的PLC，实现对各传感器1177和上位机170传入的信号进行运算和处理，并输出各种控制信号实现对变频器1175输出频率的控制和对泵站内其他各部件的自动控制。PLC还将各相应信号传送至上位机170，实现对乳化泵站110的远程监控。

电源柜1173的功用是供给乳化泵站110各设备的一次电源和控制电源。

本实施方式中，传感器1177包括压力传感器1177、水位传感器1177和浓度传感器1177。

压力传感器1177的功用是在线检测乳化泵1133输出乳化液压力，并将信号传送至PLC，实现供液压力的闭环控制。

水位传感器1177的功用是在线检测乳化池1131中的乳化液量，并将信号传送至PLC，实现液位的调节。

浓度传感器1177的功用是在线检测乳化池1131中的乳化液浓度，并将信号传送至PLC，实现浓度的调节。

本实施方式中，乳化泵站110的工作原理如下：

控制柜1171内主要安装有PLC可编程控制器、继电器、接触器、变送器等零部件，其面板上装有触摸屏、控制按钮、转换开关等。

其中PLC为整个控制系统的核心，配合系统中设置的变频器1175、高灵敏压力传感器1177等，实现对乳化泵1133变频自动控制，使乳化泵站110以设定的恒定压力向井下供液，即实现“按需供液”。

当井下所需乳化液量增大时，压力传感器1177检测到的压力略有降低，则PLC控制变频器1175输出频率增加，使乳化泵1133转速增加，增加供液量。

当井下所需乳化液量减少时，则实现相反的控制过程。

当井下不使用乳化液时，乳化泵1133处于休眠状态(不运转)。

上述控制过程消除了乳化泵1133的空载运行，减少了乳化泵1133机械磨损，达到了节电、节油的效果。同时，PLC通过对液位传感器1177和浓度传感器1177在线检测的信号进行运算和处理，对输水泵1111和计量油泵1113的运行进行控制，从而实现乳化液的自动配制，保证乳化池1131内有合适的乳化液量和乳化液的浓度合适。

由于PLC的上述自动控制功能，乳化泵站110无需人员现场值守。为保障设备安全可靠运行，设备的运行状况还可以通过安装在矿井集中控制室的上位机170进行远程监控。上位机170与PLC采用以太网和光缆传输技术，并采用组态软件进行组态。

供液管路150的主要功用是将乳化泵站110输出的高压乳化液输送至各采煤工作面供支架使用。

本实施方式中，供液管路150由主管路、分支管路、采煤工作面管路及各控制阀组成。

主管路主要包括地面下井管路和各水平大巷铺设的管路。

分支管路是从主管路连接至各采煤工作的管路，采煤工作面管路包括工作面内总管和连接至各支架的分管路，各控制阀用于对各管路之间的连通与切断控制。

主管路及分支管路均采用无缝钢管铺设，采煤工作面内管路采用高压胶管，其连接方式与传统分散式供液系统一致。

为保证管路连接可靠且拆装方便，所有管路接头均采用矿用K型快速接头，接头与钢管之间采用电焊焊接，接头与高压胶管之间采用压接。

为了管路安装和维修方便，总管路及各分支管路的始端必须安装控制阀，所有钢制管路上每隔100m应安装一根长度为1.5m的高压胶管。

加压泵站130的主要功用主要有两个方面：

一是收集工作面低压乳化液(注：单体工作面无需收集)，并通过加压泵1311将乳化液加压压入工作面内供液管路150，实现就地回收复用；

二是对采煤工作面内供液管路150的乳化液进行二次加压，使之达到支架设计初撑力所需液压力。

加压泵1311的主要功用是对乳化液进行加压，实现低压乳化液的回收复用和对采煤工作面内供液压力的二次加压。

蓄液箱的功用是储存支架回流的低压乳化液供加压泵1311使用。

电动阀1333的功用是当采煤工作面回液量不足时向蓄液箱内补充乳化液，保证蓄液箱内存储适量的乳化液。

止回阀1313的功用是当加压泵1311进行二次加压时，将采煤工作面内的管路与系统供液管路150阻隔成两个压力区。

当采煤工作面管路中的压力高于系统供液管路150的压力时，止回阀1313阻断，这样可以使工作面管路中的压力迅速升高，从而达到支架设计初撑力所需压力。

当采煤工作面管路中的压力未高于系统供液管路150压力时，止回阀1313阀始终是打开的，允许系统供液管中的乳化液流入采煤工作面管路。

电控箱1315内部装有用于加压泵站130自动控制的专用智能控制器，其功用是实现对加压泵1311及站内的辅助装置进行自动控制。根据其功用主要有两种：一是仅有自动控制功能的控制器，用于对泵站的自动控制；二是具有“自动控制+变频控制”的组合功能的控制器，可实现对泵站的变频自动控制，达到更好节电效果。

加压泵站130的工作原理如下：

加压泵站130通常安装于采煤工作面附近(也可根据需要安装于远离采煤工作面的位置)，其加压泵1311及站内其他部件的运行或动作均由控制箱中的专用智能控制器控制。

当采煤工作面用液量少或在供液压力不超过一次压力就能满足要求时，这时止回阀1313是打开的，单独由系统供液管路150供液，加压泵1311不运行。

当采煤工作面用液量较大或需要供液压力高于一次供液压力时，加压泵1311启动，由系统供液管路150与加压泵1311联合供液，使采煤工作面供液压力迅速升高。

当供液压力大于系统供液管路150压力时，止回阀1313关闭，由加压泵1311加压至设定的压力后，加压泵1311停止运转。蓄液箱中的液位由液位传感器1177进行在线检测，并通过智能控制器实现对液位的自动调节。

当采煤工作面流回的低压乳化液增多时，液位上升，则智能控制器控制加压泵1311进行加压运行时间提前，使箱内排出量增多，液位下降。

当采煤工作面流回的液量不足而使液位下降到设定值时，智能控制器控制电动阀1333打开，将供液管路150中的乳化液引入蓄液箱，使液位上升。

当电控系统中装置变频器1175时，则可以实现对加压泵1311转速的无级调节，同时实现对加压泵1311的软启动和软停机，改善了设备运行状况，可以达到更佳的控制和节电效果。

各采煤工作面因顶板岩性、采用的支护设备及处于的位置标高不同，其所需的供液压力也不同，如单体液压支柱与综采支架所需液压力相差近一倍。因此，采用同一系统供液时，需要对各采煤工作面压力进行调节，使之符合支护设备所需压力要求。本供液系统采用二次加压的方式，不仅能对采煤工作面支架所需的供液终期压力进行精确调节，同时解决了工作面低压乳化液回收复用的问题，其二次加压压力调节原理如下：

综合供液系统10中一次压力(系统管路压力)是按井下用液压力最低设备(如单体液压支柱)确定的(通过设定乳化泵站110出口压力值来实现)。当某一采煤工作面需要高于一次供液压力时，则在该采煤工作面设置加压泵站130，通过加压泵1311的二次加压，满足支护设备所需的高压力。各采煤工作面所需的压力不同，其相应加压泵站130的出口压力也不同(通过对二次加压泵1311出口压力的设定来实现)，实现了采煤工作面压力的数字化控制。

应该说明的是，各采煤工作面加装加压泵站130后，虽然形式上使供液系统更加复杂，但事实上加压泵站130的设备容量仅为原同类分散式供液泵站的1/3以下，其安装、维护均比较方便，而且其设备为间隙性运行，其可靠性和运行成本均远优于原泵站。

本实施方式的综合供液系统10具有对综采支架的低压乳化液回收复用功能(注：对单体液压支柱支护的低压乳化液一般不进行回收)，其实现原理，即综采支架低压乳化液通过回液管路导入加压泵站130的蓄液箱以备加压使用，由加压泵1311进行二次加压时压入采煤工作面供液管路150，实现了低压乳化液的就地回收复用。

此外，本实施方式的综合供液系统10实现了远距离供液的功能。

远距离供液是过去集中供液方式未能解决的关键和难点。

一则如果供液管路150中压力过高，则对管路的耐压强度要求高，且容易发生管路泄漏故障；

二则若供液距离远且管径较小，当采煤工作面瞬时用液量增大时，将影响工作面液压力回升速度，影响支护作业速度和支架的初撑力。

综合供液系统10采用二次加压的方式，可以将系统供液管路150中的一次压力调得较低(当矿井深度较深时，甚至仅利用矿井地面与井下采煤工作面的高差产生的自然压力就已经满足要求)，从而对供液管路150的结构及强度要求较低，大大降低了管路损坏和泄漏的概率，供液安全性和可靠性高。

另一个重要方面是对采煤工作面支架供液初期是由系统供液管路150与加压泵1311共同参与供液，其供液能力大，可实现支架的快速动作，不再依赖加大供液管路150的管径来实现大流量供液。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种综合供液系统，其特征在于，包括乳化泵站、加压泵站、供液管路和上位机，所述乳化泵站与所述加压泵站通过所述供液管路连接，所述上位机与所述乳化泵站通过通信连接；

所述乳化泵站包括配液模块、第一加压模块、输出模块和控制模块，所述控制模块分别与所述配液模块、所述第一加压模块电连接，所述配液模块、所述第一加压模块及所述输出模块依次连接，所述控制模块与所述上位机通过通信连接，所述输出模块与所述供液管路连接。

2.根据权利要求1所述的综合供液系统，其特征在于，所述配液模块包括输水泵、计量油泵、供水池和乳化油箱，所述供水池通过所述输水泵与所述第一加压模块连接，所述乳化油箱通过所述计量油泵与所述第一加压模块连接。

3.根据权利要求1所述的综合供液系统，其特征在于，所述第一加压模块包括乳化池和乳化泵，所述乳化池与所述乳化泵连接，所述乳化泵与所述输出模块连接。

4.根据权利要求1所述的综合供液系统，其特征在于，所述输出模块包括总阀和安全阀，所述总阀与所述安全阀连接，所述第一加压模块分别与所述总阀、所述安全阀连接，所述总阀与所述供液管路连接。

5.根据权利要求1所述的综合供液系统，其特征在于，所述控制模块包括控制柜、电源柜、变频器和传感器，所述电源柜分别与所述控制柜、所述变频器连接，所述控制柜分别与变频器、传感器电连接，所述控制柜与所述上位机通过通信连接。

6.根据权利要求1所述的综合供液系统，其特征在于，所述加压泵站包括第二加压模块和储液模块，所述第二加压模块包括加压泵、止回阀和电控箱，所述储液模块包括储液箱和电动阀，所述电控箱与所述加压泵电连接，所述加压泵与所述储液箱连接，所述加压泵与所述止回阀连接，所述止回阀与所述供液管路连接，所述储液箱与所述电动阀连接，所述电控箱与所述电动阀电连接。