乳化液自动配比及输送装置方案

1、乳化液自动配比及输送系统太原市博4H吏唳电机也珀间J*电后闹1*电#祠止通程摸作D.DD0.抑1城箱相i(M5仲乳佗液浓度*阿0. DD10入口术盛量口钟h。 项ut$电机-rf-r.三=-1立项背景乳化液作为液压传动的一种工作介质，由于它的粘度小、防腐、防锈、润滑、 难燃、价廉等特点在煤矿井下得到了广泛的推广和应用。 随着煤炭行业迅速开展， 综采工作面高产高效的要求，乳化液的需求量也随之增加。带动乳化液配比方法 也由人工配比逐渐向自动化配比方向开展。从乳化液使用过程中存在的问题，可以看出绝大局部原因是由乳化液浓度不 合要求引起。而乳化液的浓度作为衡量乳化液配制质量的一个重要指标，主要决定于乳

2、化液的配比方法。乳化液的配比方法与煤矿生产的效益和自动化水平的提高密切联系， 为适应 综采工作面高产高效的开展以及能够配制出高质量的乳化液， 国内外乳化液的配 比已经由人工地面混和、手控配液，开展到自动配液。入混合室在该处造成真空，将抽吸乳化油到主喷射流中，使中性水与乳化油 充分混合成一定浓度的乳化液。为调节浓度，在被引射的乳化油管路上设置了可 变节流装置。这种方式依靠操作者按经验调节浓度，所配制的乳化液精度也很差。分散型自动配液。一般采用以浮子阀取代了手控配液方式中的截止阀，自动根据液位配制乳化液，在低液位时系统连通，向乳化液箱注液；当液位到达控制 的最高液位时系统自动关闭，停止向乳化液箱注

3、液。在注液过程中能自动完成乳 化油和中性水的混和，并且浓度按使用要求可以调节，配比稳定，工作性能及动 作稳定、可靠，使用寿命长。该方法操作简单方便，已开始在乳化液泵站上推广 使用，无锡煤矿工程机械装备生产的 VRB 乳化液泵站、GRB 乳化液泵 站都使用了这种配液方式。针对目前煤矿以上乳化液配比方法的缺乏的现状， 本课题研究开发了乳化液 自动配比系统，提出了无人值守自动乳化液配比装置。 该系统不仅能够实现乳化 液配比的全自动化，而且所配乳化液的质量较高，浓度能够满足?煤矿平安规程? 的要求。解决了目前困挠煤矿生产的乳化液配比问题， 它既可以独立使用进行乳 化液配制也可以与大型乳化液泵站配合使用

4、向综采工作面提供动力乳化液。这对于提高煤矿生产的效益具有极为重要的意义。2系统工作原理及组成2.1工作原理乳化液自动配比及输送系统由申联反冲过滤器 2组、带液位指示的乳化油 箱、乳化液自动配比系统、乳化液箱、乳化液输送系统和乳化液箱远程信号检测 装置等组成。其系统组成原理图如图 1 所示。乳化液自动配比系统主要由齿轮泵、 单向阀、自力式流量控制阀、紊流乳化 器乳和电磁阀等组成。是通过乳化油箱出口处的流量变化，经微电子电路处理为 控制信号，再通过调节进水口稳流阀自动调节乳化液浓度的完全自动化乳化液自 动配比系统。流量传感器及液位传感器作为反应装置把采集到的信号送给PLC控制系统，控制系统接受信号

5、，对信号进行处理后对稳流阀发出信号， 收到信号 后自动调整其输出使其到达规定的要求。 在进行乳化液的配制时，采用容积式定 比配制的原理，在保持水流量稳定的根底上，只控制乳化油的进油量。这样通过 调节乳化油流量使其与水流量为一定比值，就可实现乳化液浓度的定比配制。乳化液输送系统：用于将配制好的乳化液送至上、下位工作面乳化液液箱。 主要由输送泵、电动机、流量计和电磁阀等组成。该系统以 PLC 为控制核心，以乳化液自动配比装置为执行机构，以流量传感器、 液位传感器反应装置。其工作原理为：以电磁阀来控制水源的通断，用流量传感 器对水流量进行实时检测，不同的流量值经过传感器后，输出相应的电信号，电 信号

6、经 A/D转换器转换成数字信号以后，送入 PLCS 行处理。在 PLC 控制下，系 统把浓度变送器浓度值与事先给定系统的浓度值0.6册日 1%进行比拟，如果浓度值小于 0.6%, PLC 向变频器输出信号，通过变频器控制电动机从而来调节齿轮 泵的转速使其增大,这样也就使得乳化油的进油量增大。由于活水流量保持不变, 乳化油的流量增大会使乳化液浓度增大。同理，如果经比拟，乳化液的浓度大于 1%那么，PLC输出信号，使其减小，使乳化油的进油量减少，从而使乳化液的 浓度降低。如此循环检测、比拟、控制、调节，使乳化液浓度稳定在给定的 0.6% 1%围内。1-截止阀2串联的2组反冲过滤器3-稳流阀4-速比

7、调节5-流量计6-输送泵7-电动机8-单向阀9-电磁阀图1乳化液自动制备系统原理简图该系统还可对乳化液箱和乳化油箱的液位进行自动控制，有效地防止了油箱和液箱的吸空或乳化液外溢。当乳化液到达高液位时，乳化液箱液位传感器发出 电信号，PLC 接收信号，使电磁阀失电、齿轮泵停止工作，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乂发出电信号，PLC 接收信号，使电磁阀得电、齿轮泵开始工作，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。 系统的控制原理框图如图 2 所示。图2系统控制原理框图2. 2检测装置1流量实时检测

8、根据现场实际情况可选择电磁流量计或者普通流量计。LDY-S一体型电磁流量计如图 3 所示检测自来水的流量，电磁流量计测 量原理基丁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。其电极头丁衬里内外表根本齐平*。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 正比丁磁通量密度 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

9、，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，适用丁测量含固体颗粒的液固 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； 流量范围大，口径范围宽；5可应用腐蚀性流体。2液位实时检测本系统中采用的液位传感器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，对其上下液位进行控制，当乳化油到达低液位时报警，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

10、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 器与液体接触局部均采用不锈钢材料制造，外表经抛光处理，抗腐蚀能力强，卫生活洁，便于活洗，且电器控制局部不直接与液体接触，从而到达平安，可靠的 目的。2.3紊流乳化器紊流乳化器在乳化液自动配比系统是最为关键的元件。乳化液配制质量的好 坏很大程度上是由乳化器来决定的。设计乳化器时，充分考虑了乳化液配制机理， 利用了两相流技术和紊流原理。它主要由多块多孔阻尼板构成。乳化油和活水流过乳化器中的阻尼板时， 紊流加剧，形成各种不同尺度的漩 涡，伴随着涡的强烈脉动，乳化油和水向各个方向扩散、混掺和传输，在强漩流 作用

11、下聚集中一起的大滴乳化油被击碎形成小滴乳化油均匀地分散在水中。2. 4 PLC 控制系统PLC 控制系统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，本控制系统选择西门子公 司 S7-200系列 CPU22 卵 PLC 结合 EM235 莫拟量扩展模块作为控制器。 CPlT 展配置如图 6 所示。S7-200 CPU224!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/Q 模拟量输入、电源、通 信等模块

12、构成。由于现场电源一般为 AC660V 经过变压器可得到 AC127V、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十扰等因素使得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 EM23 弘标准 420mA 电流型,可有效抑制现场的电磁十扰。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。根据乳化液自动配比系统功能要求及现场工况，本控制系统电路可分为：主控电路、信号检测处理电路、输出驱动电路、抗十扰电路、漏电保护电路等。各 组成电路之间通过接口连接，形成完整的电控系统。2.5系统功能实行在线监控。监控系统对自动配比设备运行实行在线监控，并具有自 诊断功能。控制灵活。可实现多种控制方式之间的切换，应用于不同的工作环境下。 系统