矿用乳化液实现自动配比技术可行性研究报告

1、矿用乳化液实现自动配比技术可行性研究报告一、项目提出背景乳化液是一种高水基液压传动的工作介质，在矿上支护设备和水压机等领域得 到了广泛的应用。乳化液的浓度适当与否直接影响到支护设备、液压传动和控制元件 的工作寿命及使用成本。浓度过低，支护设备受到水的侵蚀而生锈，从而影响工作寿 命；浓度过高，乳化液用量增加，从而增加生产成本。针对这一情况，国内外已研制 了多种乳化液配比装置，有的性能不够稳定，有的浓度无法调整或调整不够方便，其 应用效果较差。在实际工作中，经常采用的人工配置法，由于存在许多不确定的随机 因素，不仅乳化液的浓度难以保证在合理的取值范围，而且乳化效果差，工人劳动强 度大，总体效果不能

2、令人满意。二、项目立项的必要性及市场需求分析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。近年来，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。主要表现为以下几种情况：1、乳化液浓度满足了生产要求而配制方法粗笨， 使得工人的劳动强度大, 很难适应煤

3、矿生产的自动化需求；2、自动化程度提高了，乳化液浓度却又达不到要求，起不到应有的作用, 有时甚至给生产带来不可估量的损失；3、乳化液浓度和自动化要求都达到了，而生产成本却大幅度提高，起不 到提高煤矿生产效益的目的。针对这种情况，提出了研制矿用乳化液实现自动配比技术，以解决目前我矿在乳化液配比方面存在的困扰问题。三、相关领域国内外技术现状、 发展趋势及国内现有工作基础煤炭生产效益的提高依靠煤矿机械化的进步，在采煤工作面是以综采和高档普采为主要手段。乳化液泵站是支架液压系统的动力源，向系统提供一定的压力、流量和 清洁度的工作介质，是系统的重要组成部分。支架液压系统管路长，元件和执行机构 多，有部分

4、乳化液的流失是必然的。尤其是单体支柱液压系统，液压支柱大部分为外 注式，乳化液不回收，因此必须及时补液。为了保护液压系统各元件和延长其使用寿 命，必须严格控制工作介质（乳化液）的浓度，乳化液的配制方式显得越来越重要， 这也是国内外乳化液泵站生产厂家设计研究的课题。国内外泵站的配液方式，已经由人工地面混和、手控配液，发展到自动配液。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CH

5、Y5泵站都采用这种方式配液，这种方式落 后，现已基本淘汰。四、项目目标、主要研究内容、技术指标1. 研究目标矿用乳化液实现自动配比的装置， 采用了体积配比原理，利用煤矿综采工作面的 乳化液泵站的液压动力源为驱动力实现乳化液自动配比和自动吸油。广泛用于煤矿综采工作面乳化液配制，配制的乳化液用于综机液压系统设备，有效防止设备的锈蚀， 加强液压设备的润滑，延长了设备的使用寿命，提高了设备的使用率。2. 主要研究内容：结构与原理矿用乳化液实现自动配比装置，它包括机体部分、加油系统、配比系统和减压装 置以及管路。机体部分由底座、油箱、油滤筒、乳化液滤筒、浮球液位控制器组成；油箱为存 供油用，油滤筒供进油

6、滤清用，乳化液滤筒供配比乳化液滤清用，浮球液位控制器为 控制油箱油位用。油箱与油、水滤筒均有进出管路。加油系统由液压马达带动摆线齿轮油泵将油从油桶内吸出，输送到油滤筒内，经滤清后送入油箱。配比系统由液压马达和配比泵及进、出油管路，补充油管路和乳化液进、出管路 等组成。配比泵由油泵和乳化液泵组成，有油进出口和乳化液进出口，由液压马达驱有进出口；进口有软管接头，与乳化液泵连接，出口接管经三通分两路，分别经减压 阀调节经防爆电磁阀与两台液压马达接通，为液压马达提供液压动力。两防爆电磁阀 分别通过线路受油箱和乳化液箱的浮球液位控制器控制，实行液压马达的启动与停止液压马达回夜汇合后，进入配比泵液泵出口管

7、道，至泵站乳化液箱。3.技术指标1.糸统丄作压力16Mpa2.加油泵工作流量160L/mi n3.配比泵工作流量160L/mi n4.配比浓度3%5%5.工作噪音 60Db(A)6.电磁阀工作电压127V五、项目实施方案、技术关键1.实施方案成立项目研究开发小组，按如下步骤进行：(1) 提出总体要求(2) 深入煤矿等行业进行项目调研，了解行业特征和需求(3) 设计提出可研初步方案和存在的问题(4) 协调组织讨论可研初步方案和存在的问题（5）组织开展可行性研究的评审（6）相关技术的研究（7）详细设计方案的讨论与编写（8）详细设计方案的评审（9）乳化液自动配比装置的试制生产（10）首套装置安装、试

8、验与验证（11）所有乳化液泵安装乳化液自动配比装置（12）系统的试运行（13）组织鉴定。2.技术关键a）该机采用煤矿综采工作面乳化液泵站的液压动力源为驱动力，避免了电器设备为动力的失爆现象。b）利用体积配比原理，采用先进的专用配比泵，使配比比例稳定一致。c）采用防爆液位浮球控制器和防爆电磁阀，用来控制油液位和液压马达的启 动和停止；使油箱和乳化液箱的储备稳定，确保液压源的供应，防止油液 的溢出，实现了液位自动化控制。d）油、乳化液均经过滤筒内，不锈钢制作的滤芯过滤，确保了乳化液的清洁， 减少液压设备的磨损和堵塞。e）采用手动截止阀调节液压马达流量和配比浓度，使液压马达使用寿命增 长，配比浓度得

9、到了保证。六、项目承担单位和协作单位的支撑条件、组织措施、原辅材料供应、企业公用设施等配套条件项目研究承担单位：XXX集团XX矿井下工作面的乳化液全部为人工配比，劳动量大，配比效果不 精确，现场使用条件具备安装乳化液自动配比装置。为本项目研发成功的可行性提供 了有利的试验环境，同时能够解决井下乳化液配比劳动量大的问题，为提高生产效率 做到了有效的帮助。原辅材料供应： 项目所需的原辅材料采购均由协作单位负责，严格按照ISO9000质量管理体系，对原材料的供方进行供方评定。选用的原材料全部为国内知名企业生产，所有原材料进厂必须经过检验合格后，方可使用在本项目中。企业公用设施：XXX有限公司总部位于

10、XXX，是一家专门从事煤矿新技术研发应用的公司，是 北京市科委认定的高新技术企业， 公司注册资金XXX万元，拥有研发人员数十人。公 司已经通过IS09000质量体系管理认证，并拥有10多项实用新型技术专利。协作单位在山西省太原市有分公司，拥有 1000平米的生产试验车间。现场有适 用本项目的材料入厂检验设备、生产设备和出厂检验设备。并有高素质的服务团队， 长期致力于电力自动化监控保护设备的研究、开发和应用，积累了大量的设计、生产、 工程、服务和管理的经验。公司建立有专门的售后服务机构，把“7X 2小时服务” 超前服务”全过程服务”终身服务”贯彻在产品从制造到正式运营、质量保证期及质 保期以后系

11、统设备寿命期内的全过程中。 公司设有7X24小时客户服务热线，向合同用 户提供全天候无间断的售后技术、故障申报、设备硬件更换/维修、培训需求、服务政策以及产品咨询等服务。七、项目计划进度序号时间段内容12012年4月-2012年5月调研，初步理论研究和技术准备，主要 包括煤矿实际需求调研等22012年5月-2012年6月乳化液实现自动配比技术研究和设计32012年6月-2012年7月装置生产42012年7月-2012年8月现场安装调试52012年9月项目内部评审及整改62012年10月试运行72012年10月项目结题八、投资概算（资金使用明细）（单位：万元）本项目研究开发经费及报酬：320万元

12、其中：甲方提供320万元，乙方提供/ 元序号费用名称数量单价小计1乳化液自动配比装置7套40万280万2材料费1项8万8万3技术开发费1项18万18万4技术咨询费1项5万5万5技术服务费1项9万9万6总概算费用320万单位：万元九、经济效益和社会效益分析乳化液是液压支架和液压支柱的传动介质，在液压系统中起血液作用。煤矿安全规程规定乳化液的浓度一般在 3%5%之间。浓度过低，会大大缩短设备使用寿 命，容易引起液压系统事故的发生；浓度过高，会使乳化油的消耗量增加，从而导致 生产成本上升。乳化液的配比浓度受很多因素的影响，包括水压、温度、流量、配比 装置准确度等。现有的乳化液配比装置配制精度不高，效

13、率低，受人为因素影响较大。针对上述问题，我们有必要研究一套矿用乳化液实现自动配比的装置。本装置运行稳定、精度高，其运行的各项指标均达到了设计要求，大大提高了配比效率，满足 了煤矿企业生产要求，取得了较好的经济效益和社会效益。十、项目实施的风险分析本项目实施属于成熟的技术在新的工作环境下应用，受制煤炭行业的特殊性，必 须根据煤矿生产的特点，制定完善的实施方案，从而保障避免项目实施过程中因为管 理不到位，而造成问题的发生。安全方面：本项目研发成功的装置属于无失爆设备，装置所用马达为液压驱动， 无需接通供电线路，唯一的电磁阀是选用具有防爆证和煤安证的器件，整套装置无需 申请防爆证和煤安证。环境方面：

14、设备的工作环境矿用井下，该装置加工器件全部为金属材质，在煤矿 井下可防止意外情况破坏。市场方面：本项目所采用的设计的矿用乳化液实现自动配比技术，是实现解决煤 矿人工配比乳化液劳动力大难题，目前已经在多个行业内使用，市场需求非常稳定， 本次研发技术，是针对煤矿井下更改了驱动装置， 将电马达驱动去掉后采用液压驱动。技术方面：项目中所设计的各类元器件全部经过了严格的测试，能够适用于井下 恶劣的环境，带电器件全部获得煤安证和防爆证产品。参与本项目的团队均具有多年 的煤矿井下生产辅助设备设计及实施经验，能够从技术上降低本项目实施的风险。管理方面：针对本项目所组建的团队，严格执行IS09000质量管理体系

15、，从原材料的选型、设计方案的制定、装置的生产以及现场工程安装的过程。十一、推广应用范围、前景及市场分析在采煤工作面，乳化液泵站是通过高压管路给掌子面的液压支柱输送压力，从而使支柱牢固可靠。而在这个过程中，乳化液配比浓度是否合理决定着支柱质量的好坏。采煤工作面乳化液的配比都是靠手动、凭感觉配比，然后用糖量仪测量乳化液浓 度，若配比不合理，就要重新配比，直到达到合理浓度为止，十分繁索。乳化液有四大作用，一是增加液压支柱的使用寿命，二是增强液压支护强度，三 是防止卸载，起密封作用，四是起润滑作用。因此只有合理的配比乳化液浓度才能最大的发挥乳化液的作用。乳化液自动配比装置能够自动为乳化液泵箱内提供 3-5%的乳化液，从而使浮化液合理发挥了其最