专利名称：采煤工作面乳化液泵站的调速器及调速方法
技术领域：
本发明煤矿综采工作面动力设备，具体涉及一种采煤工作面乳化液泵站的调速器及调速方法。
背景技术：
煤矿综采工作面动力设备中，供液泵站是不可缺少的设备，该供液泵站包括乳化液泵站和喷雾泵站，乳化液泵站用来向综采工作面的液压支架或液压支柱输送恒压液体; 喷雾泵站主要用于为工作面提供冷却用水和灭尘用水，同时也是高压水射流设备的动力源。煤矿的液压支架在保证操作人员安全、工作面可靠运行中起着重要作用。乳化液泵站系统是为液压支架提供恒压液体的设备。随着我国煤炭行业现代化矿区的建设，高产高效综采迅速发展，年产原煤600万吨以上的大型综采工作面越来越多，工作面长度超过 300m,支架高度已超过7m，支架立柱直径已超过500mm，采煤机割煤速度超过20m/min。矿井的高产高效，要求液压支架的支护速度、支护能力必须满足需求，作为支架液压系统的动力源、综采工作面液压系统的心脏的泵站系统，尤为重要。目前，现代化矿区的建设，高产高效综采工作面的乳化液泵站系统普遍选用进口设备。对于上述的进口设备中，泵站采用的是变频器控制实现恒压供液，采用变频器控制具有如下缺点1、变频器产生的谐波污染电网，对其他电子设备的电磁干扰严重，严重影响周围设备的运行和通信；2、变频器功率元件功耗大，发热严重，需要专门的制冷设施；3、电机和泵通过联轴器硬连接，精度要求较高，安装维护不方便；4、变频器对使用环境要求苛刻；5、变频器体积大，浪费空间；对于上述以变频器控制实现恒压供液存在的诸多缺点，本发明将提出如下供液泵站的控制方式。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种采煤工作面乳化液泵站的调速器及调速方法，本发明通过调节乳化液泵的转速，使从乳化液泵输出端流出的液压油具有恒定的压力。实现本发明目的的技术方案如下采煤工作面乳化液泵站的调速器，其特征在于，包括速度传感器，该速度传感器用于采集乳化液泵的实际转速；以及压力传感器，该压力传感器用于采集乳化液泵站的输出压力；以及控制器，该控制器接收来自于速度传感器以及压力传感器的信号，跟控制器内设定的压力值进行比较后输出调速控制信号；以及永磁调速器，该永磁调速器根据控制器提供的调速控制信号以改变其气隙大小， 实现对乳化液泵转速的调节，进而实现调节供液泵站的供液压力。采煤工作面供液泵站的调速方法，包括以下步骤步骤1，通过速度传感器采集乳化液泵的实际转速，以及通过压力传感器采集乳化液泵站的输出压力；步骤2，控制器接收来自于速度传感器以及压力传感器的信号，将该信号进行计算后与其内置的速度值与压力值进行比较，若速度和/或压力的检测值等于设定值时，控制器输出信号使气隙执行机构保持当前状态，若速度和/或压力的检测值大于或小于设定值时，控制器输出调速控制信号至永磁调速器，以驱动气隙执行机构动作来改变永磁调速器的气隙间距，实现对乳化液泵转速的调节，进而实现调节供液泵站的供液压力。采用了上述方案，泵站系统使用控制器对永磁调速器进行控制，通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输，不需要轴精密校准，安装方便；实现电动机到负载的无硬件机械链接，大大降低了机械振动和噪声；通过对负载的转速调节，达到恒压变量供液的目的。本发明具有以下优点(1)通过控制器对永磁调速器进行控制，使乳化液泵的转速达到恒定值，满足采煤工作面液压支架的不同流量需求，实现恒压供液，降低机械冲击，改善泵、阀、过滤器、蓄能器的运行条件，减缓相关部件的磨损。降低系统的能量损耗，节省电能。使泵站系统运行更加平稳，高效节能；(2)通过PLC和浓度传感器以及相应的执行元件，实现乳化液的自动配制、浓度在线监测、显示和信息传输，达到乳化液浓度的自动监控；(3)泵站系统具有自动手动两种工作模式，采用主、次、待、备编组控制，提高泵组利用率，延长泵站使用寿命；(4)本发明对于煤矿的复杂使用环境有很多的优点，可以简化繁琐的安装、校准环节。用永磁调速替代传统的变频调速也是调速技术的一次创新，有利于煤矿的安全稳定运行、高效节能生产。
图1为本发明的系统构架图；图2为本发明的控制原理图；图3为永磁调速器与控制器的以及乳化液泵的连接关系示意图；附图中，10为速度传感器，20为压力传感器，30为控制器，40为永磁调速器，41为永磁转子，42为导磁转子，43为气隙执行机构，50为集液块。
具体实施例方式参照图1，将永磁调速器连接在电机和乳化液泵之间，通过永磁调速器将电机输出的转速改变，再改变后的转速输送到乳化液泵，使乳化液泵的转速与电机的转速并不一致， 但乳化液泵的转速达到恒定状态，从而其输出的压力油的压力也为恒定值。参照图2及图3，本发明的采煤工作面乳化液泵站的调速器，包括速度传感器10，该速度传感器用于采集乳化液泵的实际转速。以及压力传感器20，该压力传感器用于采集乳化液泵站的输出压力。以及控制器30，该控制器接收来自于速度传感器以及压力传感器的信号，跟控制器内设定的压力值进行比较后输出调速控制信号，所述控制器30为PID控制器。以及永磁调速器40，该永磁调速器根据控制器提供的调速控制信号以改变其气隙大小，实现对乳化液泵转速的调节，进而实现调节供液泵站的供液压力。所述永磁调速器包括永磁转子41、导磁转子42、用于调节永磁转子与导磁转子之间气隙的气隙执行机构43。以及一个连接于乳化液泵站输出端的集液块50，该集液块将来自于乳化液泵站的压力油集中合一分为二地输出。本发明的采煤工作面供液泵站的调速方法，包括以下步骤步骤1，通过速度传感器采集乳化液泵的实际转速，以及通过压力传感器采集乳化液泵站的输出压力；步骤2，控制器接收来自于速度传感器以及压力传感器的信号，将该信号进行计算后与其内置的速度值与压力值进行比较，若速度和/或压力的检测值等于设定值时，控制器输出信号使气隙执行机构保持当前状态，若速度和/或压力的检测值大于或小于设定值时，控制器输出4-20mA模拟信号至永磁调速器，以驱动气隙执行机构动作来改变永磁调速器的气隙间距，实现对乳化液泵转速的调节，进而实现调节供液泵站的供液压力。
权利要求
1.采煤工作面乳化液泵站的调速器，其特征在于，包括速度传感器，该速度传感器用于采集乳化液泵的实际转速；以及压力传感器，该压力传感器用于采集乳化液泵的输出压力；以及控制器，该控制器接收来自于速度传感器以及压力传感器的信号，跟控制器内设定的压力值进行比较后输出调速控制信号；以及永磁调速器，该永磁调速器根据控制器提供的调速控制信号以改变其气隙大小，实现对乳化液泵转速的调节，进而实现调节供液泵站的供液压力。
2.根据权利要求1所述的采煤工作面乳化液泵站的调速器，其特征在于，还包括一个连接于乳化液泵站输出端的集液块，该集液块将来自于乳化液泵站的压力油集中合一分为二地输出。
3.根据权利要求1所述的采煤工作面乳化液泵站的调速器，其特征在于，所述永磁调速器包括永磁转子、导磁转子气隙执行机构、用于调节永磁转子与导磁转子之间气隙的气隙执行机构。
4.根据权利要求1所述的采煤工作面乳化液泵站的调速器，其特征在于，所述控制器为PID控制器。
5.一种采煤工作面供液泵站的调速方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，通过速度传感器采集乳化液泵的实际转速，以及通过压力传感器采集乳化液泵站的输出压力；步骤2，控制器接收来自于速度传感器以及压力传感器的信号，将该信号进行计算后与其内置的速度值与压力值进行比较，若速度和/或压力的检测值等于设定值时，控制器输出信号使气隙执行机构保持当前状态，若速度和/或压力的检测值大于或小于设定值时， 控制器输出调速控制信号至永磁调速器，以驱动气隙执行机构动作来改变永磁调速器的气隙间距，实现对乳化液泵转速的调节，进而实现调节供液泵站的供液压力。
全文摘要
本发明公开了一种采煤工作面乳化液泵站的调速器，包括速度传感器，该速度传感器用于采集乳化液泵的实际转速；以及压力传感器，该压力传感器用于采集乳化液泵的输出压力；以及控制器，该控制器接收来自于速度传感器以及压力传感器的信号，跟控制器内设定的压力值进行比较后输出调速控制信号；以及永磁调速器，该永磁调速器根据控制器提供的调速控制信号以改变其气隙大小，实现对乳化液泵转速的调节，进而实现调节供液泵站的供液压力。
文档编号F04B49/06GK102230467SQ20111016937
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者李安新, 李金宝 申请人:常州联力自动化科技有限公司