一种乳化液浓度在线自动控制装置制造方法
【专利摘要】一种乳化液浓度在线自动控制装置，包括1个控制器、3个浓度传感器、3个流量传感器、1个液位传感器、1个压力传感器、2个电控变量泵组成。控制模型及补给策略嵌入在控制器内部。本实用新型采用闭环负反馈模糊控制手段逐渐逼近控制目标，乳化液浓度波动范围小，在3％-6％合理范围内；系统响应快速，在液箱有容量的情况下，半小时以内就可以将整系统乳化液浓度在线自动控制到目标浓度；全自动控制，需要的人工干预极少。
【专利说明】一种乳化液浓度在线自动控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及乳化液浓度在线自动控制，尤其涉及一种煤矿井下综采工作面供液系统的乳化液浓度在线自动控制装置。
【背景技术】
[0002]乳化液作为液压系统的工作介质，被誉为液压系统的“血液”。其浓度是乳化液性能的最重要的参数之一。浓度过高容易导致密封失效，乳化液泄漏。浓度过低又容易导致抗腐蚀性降低，液压部件锈蚀，最终导致系统失效。尽管随乳化油品牌、牌号差异，各乳化油厂家所推荐最佳浓度略有差异，但是从总体上来说，液压系统乳化液平均浓度控制在3% -6%范围以内是比较合理的。
[0003]目前，在实际生产中，乳化液浓度的检测和控制还主要是传统的人工离线操作。具体做法是工人从液压系统里人工取样乳化液，浇淋到手持糖量仪上，然后从目镜里读出蓝白分界线所在的刻度值(实为白利糖度，需乘以折光系数才是浓度值)，作为乳化液浓度值的表征。然而各种品牌、牌号、各个浓度下的乳化油折光系数都略有差异，而实际操作中常简单地以刻度值乘以2.5 (折光系数)来执行。因的该方法存在测量准确度不高，人工读数存在个体偏差，以及离线手工操作，测量值不便于保存，也不方便用于闭环控制等诸多问题。因此乳化液浓度的在线检测和控制变得日益重要。
[0004]对于乳化液在线检测的问题，国内外科技工作者和厂家进行了大量的工作，先后尝试了透光法、电磁波衰减法、超声波声速法、折光法等等方法来进行在线检测，也已经取得了一定的应用效果。其中折光法浓度传感器尽管镜头清洁问题还没有很好地解决，也已经取得了井下推广应用。然而，这类系统目前也只是实现了在线自动测量替代手工测量，自动控制装置所应该具备的自动控制功能却一直还是工人凭经验在手工控制。
[0005]综采工作面供液系统是一个有时延的动态系统。乳化液泵在源源不断地往工作面上抽送乳化液，同时液箱也会源源不断地回收工作面上返回的液体。整个液箱里的液体大致需要十几分钟到半个小时才能完成一次循环。而且因为工作面管路、液压元件泄露、安全阀动作等等原因，系统存液会随时间逐渐消耗。所以需要定期补充乳化油和水。又由于当前配液装置还是半自动，配比精度不可靠，操作工个体经验差异导致液压系统乳化液浓度波动范围较大(低于1%到高于8%的情况都有出线)、波动比较频繁(每个班补给配液3-5次，系统浓度就波动3-5次)。这给液压系统的正常运行带来了极为不利的影响。
实用新型内容
[0006]为解决上述问题，本实用新型提出一种乳化液浓度在线自动控制装置。将工作面供液系统进行整体考虑，列出影响乳化液浓度的各个因素抽象成变量，并将这些变量的相互影响关系抽象出系统控制模型，采用多种传感器检测各个关键位置、关键因素的实时值。然后将这些传感器信息输入控制模型得出相应的补给策略，调节加油变量泵和加水变量泵各自的启、停和运行时间，从而实现系统乳化液浓度的在线自动控制。
[0007]具体来说，乳化液浓度在线自动控制装置，包括I个控制器、3个浓度传感器、3个流量传感器、I个液位传感器、I个压力传感器、2个电控变量泵，控制模型及补给策略以软件的形式嵌入在控制器内部，
[0008]其中控制器通过查询传感器信息，检测当前配液口、回液口、出液口乳化液浓度并比较其与目标浓度的差异，当超值达到设定阈值之后，结合液位传感器信息，控制器根据浓度控制模型计算得到特定的补给策略。然后根据该策略准确控制加水和加油的变量泵的启动、停止、及运行时间，从而实现乳化液浓度在线自动控制，
[0009]3个浓度传感器分别位于配液口、回液口、出液口；
[0010]3个流量传感器分别位于配液口、回液口、出液口；
[0011 ] 液位传感器位于液箱内部高位,用于监测液箱内存留的乳化液液位是否达到高限；
[0012]压力传感器位于液箱内部低位，通过检测液箱内低位液体压力来监测液箱内液位高度；
[0013]2个电控变量泵均受控制器控制，一个用于控制加油的量，一个用于控制加水的量。
[0014]优选所述的控制器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的KXH12型泵站用控制器。
[0015]优选所述的浓度传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的乳化液浓度传感器。
[0016]优选所述的压力传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的GPD20K型压力传感器。
[0017]优选所述的压力传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的KHU15型液位开关。
[0018]本实用新型的优点在于:
[0019]1、采用闭环负反馈模糊控制手段逐渐逼近控制目标，乳化液浓度波动范围小，在3% -6%合理范围内；
[0020]2、系统响应快速，在液箱有容量的情况下，半小时以内就可以将整系统乳化液浓度在线自动控制到目标浓度；
[0021]3、全自动控制，需要的人工干预极少，泵站工从操作工转变为巡检工。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图1为本实用新型所述乳化液浓度在线自动控制装置原理示意图；
[0023]附图2为本实用新型所述乳化液浓度在线自动控制装置控制模型。
[0024]附图标记如下:
[0025]1、2、3_乳化液浓度传感器；4、5、6_流量传感器；7_压力传感器；8_液位传感器；9、10-电控变量泵。
【具体实施方式】
[0026]如附图1所示，一种乳化液浓度在线自动控制装置，包括I个控制器、3个浓度传感器、3个流量传感器、I个液位传感器、I个压力传感器、2个电控变量泵。控制模型及补给策略以软件的形式嵌入在控制器内部。
[0027]所述控制模型和补给策略都以参数可灵活配置的软件形式固化在泵站控制器里，针对不同工作面，不同供液系统可灵活配置。
[0028]所述的控制器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的KXH12型泵站用控制器。
[0029]所述的浓度传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的乳化液浓度传感器。
[0030]所述的压力传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的GPD20K型压力传感器。
[0031]所述的压力传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的KHU15型液位开关。
[0032]所述的流量传感器和定量泵可以从市面上选择技术参数满足要求，能够被KXH12泵站控制器接入和控制的现有产品来实现。
[0033]如附图2所示，控制模型将整个工作面供液系统的液箱液位、管路流量、变量泵动作、乳化液损耗等影响因素抽象成一系列变亮、参数，用函数关系来描述变量之间(比如液箱内液体浓度与变量泵启、停、运行时间关系、系统乳化液损耗同系统工作时间的关系等等)的相互变化规律。这些变量及函数的具体含义如下。
[0034]η i (t)、η 2 (t)、η 3 (t)分别表示出液口、配液口、回液口的液体浓度随时间变化的情况；
[0035](t)、f2 (t)、f3 (t)分别表示出液口、配液口、回液口的液体流量随时间变化的情况；
[0036]h(t)是液箱液位开关输出值，表示液位是否达到设置高位；
[0037]P (t)是液箱压力传感器输出值，表示液箱液位具体高度；
[0038]Pl(t)、p2(t)分别表示控制加油、加水的变量泵的动作(启、停及其时间间隔)；
[0039]f Λ (n! (t), n2(t), n3(t), fjt), f 气 2t), f3(t), h(t), p(t))表示对于控制加油的变量泵的控制策略，它是液箱配液口、出液口、回液口三处液体流量、浓度及液箱当前液位的函数；
[0040]f* (I1 (t), n2(t), n3(t), fjt), f2(t), f3(t), h(t), p(t))表示对于控制加水的变量泵的控制策略，它是液箱配液口、出液口、回液口三处液体流量、浓度及液箱当前液位的函数。
[0041]基于前述的系统控制模型，控制器收集必须的传感器值，针对目标浓度与当前浓度差异进行分析运算、决策得到补给策略，最后控制两种变量泵分别执行各自的补给策略P1 (t)和P2 (t)，直到当前测试浓度与目标浓度相等为止。
[0042]以上所述，仅为本实用新型专利较佳的【具体实施方式】，但本专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种乳化液浓度在线自动控制装置，其特征在于:包括I个控制器、3个浓度传感器、3个流量传感器、I个液位传感器、I个压力传感器、2个电控变量泵， 其中控制器通过查询传感器信息，检测当前配液口、回液口、出液口乳化液浓度并比较其与目标浓度的差异，当超值达到设定阈值之后，结合液位传感器信息，控制加水和加油的变量泵的启动、停止、及运行时间，从而实现乳化液浓度在线自动控制， 3个浓度传感器分别位于配液口、回液口、出液口； 3个流量传感器分别位于配液口、回液口、出液口； 液位传感器位于液箱内部高位，用于监测液箱内存留的乳化液液位是否达到高限； 压力传感器位于液箱内部低位，通过检测液箱内低位液体压力来监测液箱内液位高度； 2个电控变量泵均受控制器控制，一个用于控制加油的量，一个用于控制加水的量。
2.如权利要求1所述的乳化液浓度在线自动控制装置，其特征在于:所述的控制器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的KXH12型泵站用控制器。
3.如权利要求1所述的乳化液浓度在线自动控制装置，其特征在于:所述的浓度传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的乳化液浓度传感器。
4.如权利要求1所述的乳化液浓度在线自动控制装置，其特征在于:所述的压力传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的GPD20K型压力传感器。
5.如权利要求1所述的乳化液浓度在线自动控制装置，其特征在于:所述的压力传感器为北京天地玛珂电液控制系统有限公司生产的KHU15型液位开关。
【文档编号】B01F15/04GK203990332SQ201420125028
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】李森, 左海军, 王剑强 申请人:北京天地玛珂电液控制系统有限公司