下面结合图1-8对《矿用智能型乳化液泵站》做进一步的说明:
如图1-4所示,乳化液箱包括:贮油室、配液室、沉淀室、纯净液室、吸液断路器1、回液断路器2、盖3、过滤网4、高压过滤器6、泄压电磁阀7、压力传感器8、交替阀9、供油泵10、油过滤器11、磁性过滤器12、吸液截止阀13、液位传感器14、浓度传感器15、进水防爆电磁阀16、25升蓄能器17、油位传感器18、支架回液口19、沉淀隔板20、配油泵22、校油泵23、出液口24、40升蓄能器28,乳化液箱内从后往前依次排列为储油室、配液室、磁性过滤器12、过滤网4、液位传感器14、浓度传感器15、沉淀室、沉淀隔板19、纯净液室,防爆电磁阀16、校油泵23、配油泵22、供油泵10、安装在乳化液箱的最后部位置,靠近储油室、配液室,吸液断路器1、回液断路器2、高压过滤器6、泄压电磁阀7、压力传感器8、交替阀9安装在乳化液箱的前面位置,交替阀9安装于乳化液箱前面的上部正中位,交替阀9左右两端连接高压过滤器6,压力传感器8安装在交替阀9上面,泄压电磁阀7安装在交替阀9下面,交替阀9后出口连接蓄能器28,40升蓄能器28的作用是为了补充高压系统中的漏损,减少卸载阀的动作次数,延长液压系统中液压元件的使用寿命,同时还能吸收高压系统的压力脉动,蓄能器28前出口为通往支架的出液口24,油位传感器18安装在液箱中下部,液位传感器14安装在液箱下部,距离液箱底部230毫米左右,浓度传感器15安装在液箱下部,距离液箱底部230毫米左右,压力传感器8、液位传感器14、浓度传感器15、油位传感器18通过电缆与乳化液泵站控制器连接。
如图5所示,乳化液管路包括:温度传感器5、高压过滤器6、泄压电磁阀7、压力传感器8、交替阀9、供油电泵10、油过滤器11、磁性过滤器12、吸液截止阀13、液位传感器14、浓度传感器15、进水防爆电磁阀16、25升蓄能器17、油位传感器18、支架回液口19、沉淀隔板20、水过滤器21、配油泵22、校油泵23、出液口24、乳化液泵25、泵用安全阀26、卸载阀27、40升蓄能器28、回液过滤器29、溢流阀30、1号乳化液泵电机M1、2号乳化液泵电机M2,供油电泵10入口通过供油管接储油桶,出口经油过滤器11进入储油室,油位传感器18安装在储油室内,配油泵22入口连接储油室,出口连接配液室,乳化油经配油泵22进入乳化液箱进行配液,配液清水经水过滤器21、防爆电磁阀16,控制流量后进入乳化液箱,同时由油位传感器18将采集到的油位信号和液位传感器14、浓度传感器15采集到的液位和浓度信号送入乳化液泵站控制器,校油泵23直接将乳化液喷入纯净液室,合格乳化液经吸液截止阀13进入乳化液泵25,在1号乳化液泵电机M1作用下液压增高,经过泵用安全阀26、卸载阀27连接25升蓄能器17,经高压过滤器6进入交替阀9,经出液口24将乳液输送到液压支架,同时交替阀9上的压力传感器8将采集到的液压信号送入乳化液泵站控制器,40升蓄能器28连接在交替阀9的后接口上,液压支架的回液经支架回液口19、回液过滤器29回到乳化液箱内,40升蓄能器28的作用是为了补充高压系统中的漏损,减少卸载阀的动作次数,延长液压系统中液压元件的使用寿命,同时还能吸收高压系统的压力脉动,2号乳化液泵M2的连接同1号乳化液泵。
如图6-8所示,乳化液泵站控制器包括:真空断路器QF1、QF1-1、保护断路器QF2-QF6、合闸线圈Q1、分离线圈Q2、失压线圈Q3、真空接触器KM1、KM1-1,KM2、KM2-1、KM3、KM3-1、KM4、KM4-1、交流接触器KM5、KM5-1、KM6、KM6-1、电机综合保护器ADB8-1,ADB8-2、电动机综合保护器触点BH1、BH2、1号乳化液泵电机M1、2号乳化液电机M2、供油泵电机M3、配液泵电机M4、校油泵M5、风冷电机M6、M7、电机电源变压器BK2、热继电器FR1、FR1-1、FR2、FR2-1、电抗器ZB、变频器VVF、防爆电磁阀V1、泄压电磁阀V2、机械联锁开关KK1、KK2、控制变压器BK1、输出线圈L1-L5、配油泵交流接触器KM9、KM9-1、供油泵交流接触器KM8、KM8-1、报警灯HL1、熔断器RL1、RL2、S7-200/224PLC可编程序控制器U1、EM231数字量扩展模块U2-U3、显示屏XL、电源滤波器FL1、FL2、稳压电源SI、配油泵继电器KA1、KA1-1、防爆电磁阀继电器KA2、KA2-1、1#变频运行继电器KA3、KA3-1、2#变频运行继电器KA4、KA4-1、1#工频运行继电器KA5、KA5-1、2#工频运行继电器KA6、KA6-1、变频延时启动继电器KA7、KA7-1、供油泵继电器KA8、KA8-1、报警继电器KA9、KA9-1、自动校油继电器KA10、KA10-1、KA10-2、泄压继电器KA11、KA11-1、校油泵继电器KA12、KA12-1、温度传感器R1、R2、温度变送器BSR1、BSR2、油位传感器YO、液位传感器YE、压力传感器YA、浓度传感器ZR、1#变频启动按钮SB1、1#变频停止按钮SB2、2#变频启动按钮SB3、2#变频停止按钮SB4、1#工频启动按钮SB5、1#工频停止按钮SB6、2#工频启动按钮SB7、2#工频停止按钮SB8、系统泄压按钮SB9、合闸按钮SB10、分离按钮SB11、自动校油按钮SB12。
乳化液泵站主控制电路,660伏特三相电源通过真空断路器触点QF1-1进入,工频1路,三相电源通过真空接触器触点KM1-1、经电动机综合保护器ADB8-1进入1号乳化液泵电机M1,变频1路,三相电源通过电抗器ZB、变频器VVF进入真空接触器触点KM3-1到1号乳化液泵电机M1,变频2路,三相电源通过电抗器ZB、变频器VVF进入真空接触器触点KM4-1到2号乳化液泵电机M2,工频2路,三相电源通过真空接触器触点KM2-1、经电动机综合保护器ADB8-2进入2号乳化液泵电机M2,风冷电机回路,三相电源进入电机电源变压器BK2,其三相输出端接交流接触器触点KM5-1、KM6-1,经热继电器FR1、FR2进入风冷电机M6、M7,风冷电机辅助回路,交流接触器线圈KM5、KM6接变频器VVF的FC脚,交流接触器线圈KM5、KM6另一端依次串联热继电器FR1-1、FR2-1,热继电器FR2-1另一端接电源线L21,变频器VVF的FWD、CM脚并联变频延时启动继电器触点KA7-1,电机电源变压器BK2的三相电源输出分别通过交流接触器触点KM8-1进入供油泵电机M3;通过交流接触器触点KM9-1进入配油泵电机M4;通过中间继电器触点KA12-1进入校油泵电机M5;通过中间继电器触点KA2-1接防爆电磁阀V1。
三相电源可为1400V,根据设计系统需要采用。
乳化液泵站辅助控制电路,660伏特电源进入机械联动开关KK1,经熔断器RL1、RL2进入控制变压器BK1输入端,变压器BK1的输出线圈L1的1点经断路器QF3相并联的中间继电器触点KA1-1、KA8-1、KA11-1的一端,中间继电器触点KA1-1、KA8-1、KA11-1的另一端分别与交流接触器线圈KM9、KM8、泄压电磁阀V2串联后,输出端接输出线圈L1的2点;变压器BK1的输出线圈L2的3点,经断路器QF4与电源滤波器FL1、FL2的3脚连接,输出线圈L2的4点与电源滤波器FL1、FL2的4脚连接;变压器BK1输出线圈L3的5点,经断路器QF5分别连接真空断路器QF1的合闸按钮SB10、分闸按钮SB11和失压线圈Q3,合闸按钮SB10、分闸按钮SB11的另一端分别与合闸线圈Q1、分离线圈Q2串联,合闸按钮SB10、分闸按钮SB11和失压线圈Q3的另一端分别与输出线圈L3的6点连接;变压器输出线圈L4的7点,经断路器QF6串联中间继电器触点FA9-1、报警指示灯HL1接输出线圈L4的8点;变压器输出线圈L5的9点,经机械联锁开关KK2的13点,一路经中间继电器触点KA3-1串联真空接触器线圈KM3,另一路经中间继电器触点KA4-1串联真空接触器线圈KM4;输出线圈L5的9点,经机械联锁开关KK2的14点,一路经中间继电器触点KA5-1串联真空接触器线圈KM1,另一路经中间继电器触点KA6-1串联真空接触器线圈KM2;真空接触器线圈KM1、KM2、KM3、KM4的另一端经断路器QF2与输出线圈L5的10点连接,机械联锁开关KK2的12点,在泄压位置连接系统泄压按钮SB9,串联中间继电器线圈KA11,中间继电器线圈KA11的另一端连接显示屏XL的M脚,联锁开关KK2的11点连接自动校油按钮SB12、串联中间继电器线圈KA10,中间继电器线圈KA10的另一端连接显示屏XL的M脚,中间继电器触点KA10-1并联在自动校油按钮SB12的两端,联锁开关KK2的11点连接稳压电源SI的正极L 。
机械联锁开关KK2有三个位置:变频,工频,泄压。为缺保设备在运行过程中不出现误操作现象,系统在工频运行或变频运行时按动泄压按钮SB9都不能动作,只有乳化液泵电机M1,M2都停止工作时,机械联锁开关KK2在泄压位置按动有效,动作过程:机械联锁开关KK2选择在泄压位置,按系统泄压按钮SB9,中间继电器线圈KA11动作,泄压电磁阀V2动作,将系统压力直接卸载至乳化液箱,系统压力为零。
系统控制电路,稳压电源SI的L1脚接电源滤波器FL1的1脚,稳压电源SI的N脚接电源滤波器FL1的2脚,稳压电源SI的L 脚接PLC可编程控制器U1的1L、2L、3L脚和扩展模块U2的RA、A 脚,稳压电源SI的-M脚接PLC可编程控制器U1的2M脚和显示屏XL的M脚,PLC可编程控制器U1的输出端0.0脚接中间继电器线圈KA1,作用控制配油泵,0.1脚接中间继电器线圈KA2,作用控制防爆电磁阀,0.2脚接中间继电器线圈KA3,作用控制1号变频回路,0.3脚接中间继电器线圈KA4,作用控制2号变频回路,0.4脚接中间继电器线圈KA5,作用控制1号工频回路,0.5脚接中间继电器线圈KA6,作用控制2号工频回路,0.6脚接中间继电器线圈KA7,作用控制变频延时启动,0.7脚接中间继电器线圈KA8,作用控制供油泵,1.0脚接中间继电器线圈KA9,作用控制报警回路,1.1脚接中间继电器线圈KA12,作用控制校油泵回路,中间继电器线圈KA1-KA12的另一端连接显示屏XL的M脚和扩展模块U2、U3的A-脚,PLC可编程控制器U1的A脚接电源滤波器FL2的1脚,N脚接电源滤波器FL2的2脚,PLC可编程控制器U1的输入端1M外接地,0.1脚接中间继电器触点KA10-2,作用控制校油泵,0.2脚接1#变频启动按钮SB1,0.3脚接1#变频停止按钮SB2,0.4脚接2#变频启动按钮SB3,0.5脚接2#变频停止按钮SB4,0.6脚接1#工频启动按钮SB5,0.7脚接1#工频停止按钮SB6,1.0脚接2#工频启动按钮SB7,1.1脚接2#工频停止按钮SB8,中间继电器触点KA10-2和按钮SB1-SB8的另一端连接稳压电源SI的L 脚,PLC可编程控制器U1的接地脚、M脚、L 脚分别与扩展模块U2、U3的接地脚、M脚、L 脚连接,其中L 脚接电源SI的正极L 脚,扩展模块U2输入端RA、A 两脚接温度变送器BSR1,温度传感器R1接在温度变送器BSR1上,RB、B 两脚接温度变送器BSR2,温度传感器R2接在温度变送器BSR2上,RC、C 两脚接油位传感器YO,RD、D 两脚接液位传感器YE,扩展模块U3的RA、A 两脚接压力传感器YA,RB、B 两脚接浓度传感器ZR的3脚,B-脚接浓度传感器ZR的2脚,浓度传感器ZR的1脚和温度变送器BSR1、BSR2、油位传感器YO、液位传感器YE、压力传感器YA的另一脚连接稳压电源SI的L 脚,稳压电源SI为系统控制电路提供直流24伏特工作电源。
工作过程:
控制系统总电源开关机械联锁开关KK1接通,按动按钮SB10闭合,真空断路器线圈Q1接通、QF1-1接通,主回路接通电源;反之,按钮SB11闭合,真空接触器分离,线圈Q2接通,主回路断开电源。真空断路器触点QF1-1动作接通电源,配液系统将自动运行。首先通过安装在储油箱上的油位传感器18检测油箱是否缺油。检测信号进入PLC可编程序控制器扩展模块U2,使供油泵10自动从油箱抽油。经过油过滤器11到达储油箱。当油位到达设定值后,供油泵10停止运行,显示器XL显示油位正常。系统根据液位传感器14输出信号,经PLC可编程序控制器U1、扩展模块U2判断乳化液箱内的乳化液量。如果低于预先设定的低液位置,进水防爆电磁阀16和配油泵22自动打开并运行。配油泵22进油量根据配液量的总容积比的5%进油。按比例95:5配制乳化液体,在乳化液箱的配液室充分混合。液体从配液室溢出口流经磁性过滤器12,经过两层过滤网4流向沉淀室,经过沉淀隔板20进入纯净液室。液位增至设定值时,液位传感器14发出信号,经PLC可编程序控制器U1输出点0.0、0.1断开配油泵22、进水防爆电磁阀16。当液面重新降至低压位时,自动配液系统重新开始依次往复循环。
供液系统工作过程:乳化液处在某个低于设定的最低液位时,乳化液泵25受欠液位保护不能开机。当液位到达设定值时,乳化液泵25通过按钮SB1接通PLC可编程序控制器U1输入点0.2,通过PLC可编程序控制器U1输出端0.2接通中间继电器KA3线圈,触点KA3-1触点闭合,接通真空接触器KM3的线圈,触点KM3-1闭合,1号乳化液泵电机M1在变频器VVF控制下运行。乳化液泵25经吸液截止阀13吸入工作液,从而使电能转换成液压能,输出高压液体,经过设有安全阀26,卸载阀27,溢流阀30,蓄能器17的高压管道,通过高压过滤器6进入交替阀9,40升蓄能器28是为了补充高压系统中的漏损,减少卸载阀27的动作次数,延长液压系统中液压元件的使用寿命,同时还能吸收高压系统的压力脉动。稳定的工作液由交替阀9的出液口24供液压支架工作。系统压力传感器8按装在交替阀9上面取液压控制信号,传输给PLC可编程序控制器扩展模块U3,经过PLC可编程序控制器U1信号程序控制,变频器VVF实现闭环控制,当系统压力低于设定点28.5兆帕时,乳化液泵25在变频器VVF控制下,迅速响应提高转速,补偿系统需要的压力,当系统压力达到31.5兆帕时,流量减小或停止供液,变频器VVF低频驱动液泵25。如果系统3分钟后压力达不到31.5兆帕,在PLC可编程序控制器U1控制下输出接点0.4接通中间继电器KA5线圈,触点KA5-1闭合,真空接触器KM1线圈接通,触点KM1-1闭合,乳化液泵25工频运行。PLC可编程序控制器U1在接通接点0.4输出之前经过计算,真空接触器KM3比真空接触器KM1超前动作完成切换后,PLC可编程序控制器U1输出接点0.3接通KA4线圈,触点KA4-1接通,真空接触器KM4线圈接通,触点KM4-1闭合,二号乳化液泵电机M2在变频器VVF控制下,变频启动投入运转,向出液口24供液,满足流量要求。双泵供液至系统压力达到31.5兆帕后,工频运行乳化液泵25由PLC可编程序控制器U1输出点0.4断开中间继电器KA5线圈,触点KA5-1断开,真空接触器KM1线圈断电,触点KM1-1断开,乳化液泵25停止运行,系统在单台乳化液泵恒压变量供液状态下运行。当压力传感器8,变频器VVF出现故障时,为不影响正常采煤生产,将机械联锁开关KK2选择工频运行,按动1#工频启动按钮SB5接通PLC可编程序控制器U1输入接点0.6,输出接点0.4接通。中间继电器KA4线圈接通,触点KA4-1接通,真空接触器KM1线圈接通,触点KM1-1闭合,一号乳化液泵25运转。按动2#工频启动按钮SB7,接通PLC可编程序控制器U1输入接点1.0,输出接点0.5接通,中间继电器KA6线圈接通,触点KA6-1接通,真空接触器KM2线圈接通,触点KM2-1闭合,二号乳化液泵M2运转,也可两台泵组同时运转。在工频运行线路中,当1-2#两台乳化液泵电机M1,M2过流,过载,堵转,断相,欠压,漏电,其中一项故障出现时,电机综合保护器ADB8-1,ADB8-2将断开串接在真空接触器KM1线圈,KM2线圈两组触点BH1,BH2,故障发生时能够迅速停机,并在显示屏XL显示故障原因。
由交替阀9的出液口24输向采煤工作面支架的工作液由液压缸通过分配阀流回支架回液口19,经过回液过滤器29进入乳化液箱沉淀室。
乳化油和自来水按5:95比例投入乳化液箱,在循环使用中为确保自动配液真实性,系统自动跟踪配液过程,浓度传感器15实时监控乳化液的浓度,并显示在显示屏XL上。配液完成后,如果乳化液实际浓度达不到3-5度时,浓度传感器15将信号传输至PLC可编程序控制器U3的B 、B-,PLC可编程序控制器U1输出点1.1接通中间继电器KA12线圈,触点KA12-1接通校油泵23开始运转,向乳化液箱供油,当浓度传感器15检测乳化液达到浓度值,将信号传输给PLC可编程序控制器扩展模块U3的B ,B-,再通过PLC可编程序控制器U1程序控制输出点1.1断开中间继电器KA12线圈,触点KA12-1断开,校油泵23停止运转。
当设备停止运行时,管路系统仍保持高液压31.5兆帕,如果误操作,会造成人身伤害。应将机械联锁开关KK2选择在卸压位置,按动泄压按钮SB9接通中间继电器KA11线圈,触点KA11-1闭合,卸压电磁阀7打开,系统压力为0。
当一号乳化液泵25长期运行,由于润滑室缺油、油路堵塞或煤矿井下坑道斜面大等造成一号乳化液泵25运行过热,控制器将根据一号乳化液泵25上的温度传感器5输入的信号,由PLC可编程序控制器做出判断。当温度70度时报警提示操作人员检查发热原因,当一号乳化液泵25运行温度超过90度时,运行一号乳化液泵25停止工作,延时六秒钟另一台乳化液泵电机自动启动运行。
该泵站具有远程监控功能,用以太网与全矿管理计算机控制系统连成一体,实现数据共享,使各级主管理部门能方便实时地对矿井安全情况了如指掌,并通过上位计算机装有的人机界面监控软件,通讯软件,实现遥控操作,提高系统控制能力及灵活性。系统具有保密功能,三级口令保护机制,从而防止非操作人员的误操作。