隔爆型變頻裝置在井下乳化液泵供電中的應(yīng)用

趙萬忠 崔永光 許 奎

（1.淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東 淄博 255120；2.內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017300；3.中煤科工集團(tuán) 武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢430064）

1 問題的提出

目前內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司巴彥高勒礦井采用的是BRW315/31.5 型乳化液泵站，配用電動(dòng)機(jī)功率為315kW、電壓1140V。當(dāng)工作面設(shè)備需要供液時(shí)，泵排出的高壓乳化液進(jìn)入系統(tǒng)執(zhí)行元件采面設(shè)備動(dòng)作。當(dāng)采面不需供液或需要供液流量較小系統(tǒng)壓力高于設(shè)定壓力時(shí)， 泵排出的乳化液經(jīng)卸載閥和回液管返回到泵箱的儲(chǔ)液室，卸載閥內(nèi)的單向閥關(guān)閉，高壓系統(tǒng)與卸載回路隔斷，系統(tǒng)維持在高壓狀態(tài)，處于空載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)采面液壓系統(tǒng)的液壓元件動(dòng)作，液壓系統(tǒng)壓力下降至卸載閥的恢復(fù)壓力時(shí)，卸載閥切斷卸載回路，打開單向閥向液壓系統(tǒng)供液。 隨著綜采工作的安裝完成，液壓支架的推溜和移架等動(dòng)作都是間歇性的，每次的工作時(shí)間極短，動(dòng)作時(shí)間也不固定除在動(dòng)作時(shí)間需要提供高壓液體外，其余多數(shù)時(shí)間液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件都處于靜止支撐狀態(tài)，不需要向系統(tǒng)供液。 但為了保證執(zhí)行液壓元件隨時(shí)都能動(dòng)作，乳化液泵站必須連續(xù)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)。 傳統(tǒng)采用真空磁力啟動(dòng)器控制的乳化液泵站不能根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際需求量自動(dòng)調(diào)整泵站的供液量，系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高壓大流量工作狀態(tài)，在工作面設(shè)備不需要高壓液體時(shí),多余的液體只能通過卸載閥回流到乳化液箱，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)磨擦產(chǎn)生的熱量使泵體溫度升高系統(tǒng)內(nèi)密封件老化較快造成串液和漏液，電動(dòng)機(jī)和泵體一直處于全速運(yùn)行狀態(tài)加快了機(jī)械磨損，卸載閥頻繁開啟和關(guān)斷直接造成壽命較短，增加維修頻次和成本的投入。 電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)方式，啟動(dòng)電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的4～7 倍，對(duì)電網(wǎng)造成較大的沖擊，對(duì)電網(wǎng)容量的要求也較高。 啟動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)和磨擦對(duì)泵體和閥門部件的損害極大。 當(dāng)工作面不需要高壓液體時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍然以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，泵站長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行浪費(fèi)了大量的電能。

2 改進(jìn)實(shí)施方案

如圖1 所示,針對(duì)原控制方式存在的問題，將原礦用隔爆兼本質(zhì)安全型真空電磁啟動(dòng)器控制乳化液泵站運(yùn)行改為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻調(diào)速控制裝置控制乳化液泵站運(yùn)行。

乳化液泵站供電系統(tǒng)分別由四部分組成：（1） 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻調(diào)速控制裝置(ZJT1-315/1140)；（2）自動(dòng)配油箱（以下簡(jiǎn)稱“油箱”，標(biāo)準(zhǔn)尺寸）；（3）自動(dòng)配液箱（以下簡(jiǎn)稱“液箱”）；（4）乳化液泵組構(gòu)成。

圖1 乳化液泵站布置圖

變頻裝置由2 個(gè)獨(dú)立隔爆箱組合而成。右箱即是整個(gè)裝置的總電源箱，又是控制系統(tǒng)工頻旁路的控制箱，同時(shí)也是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心部分。箱內(nèi)裝有電源隔離開關(guān)，可編程控制器及相關(guān)模塊，工頻回路真空接觸器，三相變壓器、控制變壓器，電壓、電流互感器，電度表，彩色顯示屏。 顯示屏中顯示當(dāng)前泵站的所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)。

油箱內(nèi)預(yù)先盛放乳化油以便系統(tǒng)完成自動(dòng)配液功能。內(nèi)裝油位傳感器 1 只，泵室內(nèi)安裝“配液油泵”1 臺(tái)、“校正油泵”1 臺(tái)，外掛 1 臺(tái)便攜式油泵。 側(cè)面裝有隔爆型接線箱。

液箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配液功能。 內(nèi)裝液位傳感器1 只，濃度傳感器1只。外部裝有系統(tǒng)壓力傳感器1 只，系統(tǒng)壓力卸載電磁閥1 只，尾部裝有進(jìn)水配液電磁閥1 只、進(jìn)水校正電磁閥1 只。 頭部泵組吸液位置裝有“吸液在線定時(shí)自動(dòng)反沖洗過濾器”2 只。 尾部裝有“回液在線定時(shí)自動(dòng)反沖洗過濾器”2 只。

乳化液泵組分別加裝傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控和保護(hù)，分別有“潤(rùn)滑油溫度傳感器”1 只、“潤(rùn)滑油壓力傳感器”1 只、“潤(rùn)滑油油位傳感器”1只、“泵組蓄能器壓力傳感器”1 只。 如果定制的乳化泵組還可以監(jiān)控乳化泵電機(jī)繞組溫度和電機(jī)軸承溫度。

3 主要控制方式

泵站電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)變頻調(diào)速裝置從零頻率逐步提升到電動(dòng)機(jī)額定頻率。當(dāng)液壓系統(tǒng)的實(shí)際壓力P 低于設(shè)定壓力低限值P1 時(shí)，泵站從零速開始啟動(dòng)迅速提升到全速運(yùn)行狀態(tài)保證乳化液使用需求。當(dāng)液壓系統(tǒng)乳化液需求減少系統(tǒng)的實(shí)際壓力P 高于設(shè)定壓力高限值P2 時(shí)，經(jīng)T1 時(shí)間的延時(shí)后若實(shí)際壓力仍然偏高， 變頻器將頻率降低到35HZ，若壓力能滿足使用要求則維持此變頻運(yùn)行；若實(shí)際壓力P 仍然在高壓設(shè)定壓力上限P2 經(jīng)T2 時(shí)間的延時(shí)后， 實(shí)際壓力仍然偏高，變頻器將頻率降低到25HZ；若壓力滿足要求，則維持當(dāng)前頻率運(yùn)行，若P 仍大于P2 經(jīng)過設(shè)定延時(shí)時(shí)間（休眠時(shí)間）后，變頻器將速度降為零。任何時(shí)候一旦檢測(cè)到實(shí)際壓力P 低于設(shè)定壓力下限P2 時(shí)變頻器立即恢復(fù)到全速運(yùn)行狀態(tài)，保證在最短時(shí)間內(nèi)獲得所需工作壓力。 卸載閥調(diào)整時(shí)必須保證其卸載壓力略高于系統(tǒng)設(shè)定壓力上限P2。 控制系統(tǒng)增設(shè)油溫傳感器可隨時(shí)觀察到泵體油溫，當(dāng)檢測(cè)油溫超過設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)報(bào)警并停機(jī)提示及時(shí)檢修?？刂葡到y(tǒng)加裝了液位傳感器可觀察泵箱液位， 當(dāng)乳化液量低于設(shè)定下限時(shí)系統(tǒng)報(bào)警并停機(jī)提示及時(shí)補(bǔ)充液體。

4 結(jié)束語

通過隔爆變頻器在巴彥高勒礦井綜采面乳化液泵站上的成功應(yīng)用， 證明了采用隔爆變頻器能極大的提高乳化液泵運(yùn)行的可靠性，提升了系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少了電動(dòng)機(jī)的無功功率損耗,降低了機(jī)械損耗，提高了乳化液泵使用壽命和可靠性，節(jié)約了后期的維修投入，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

［1］丁太木.變頻器在煤礦井下皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2007,26(09)：30-32.

［2］李華賢.乳化液泵站變頻節(jié)能改造[J].中華民居,2011,07：203-204.