一种自动比例配液装置的制作方法

本实用新型涉及一种配液装置，具体为一种自动比例配液装置，适用于煤矿井下液压支架用乳化液的自动比例配液及其他液体介质的自动比例配液。

背景技术：

乳化液是煤矿液压支架及单体液压支柱的传动介质，其浓度和清洁度直接影响液压支架的使用寿命和检修成本。根据《煤矿安全规程》及相关规定，液压支架用乳化液浓度为3％-5％。

目前，煤矿井下使用的乳化液配液多以手动或简易机械操作为主，无法准确控制乳化液浓度。乳化液浓度过高，将消耗大量乳化油造成资源的浪费，对环境造成污染，增加生产成本。浓度过低，液压系统金属部件容易发生锈蚀，降低使用寿命，增加检修费用，并且容易污染液压系统引发故障，增加维修成本，甚至形成安全隐患。精确稳定地控制乳化液浓度能够有效提高设备运行的安全性和可靠性，降低检修费用，经济效益和社会效益非常显著。

目前，能够满足上述要求的配液装置尚未见报道。

技术实现要素：

针对现有技术中乳化液配液采用手动或简易机械操作成本高、乳化液浓度不稳定等不足，本实用新型要解决的问题是提供一种可精确控制乳化液浓度、降低检修费用的自动比例配液装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型是一种自动比例配液装置，包括注水管路和注油管路，注水管路入口侧与自来水管道连接，注油管路入口侧与油箱连接，注水管路和注油管路的出口侧均设于乳化液箱中；其中注水管路从入口侧到出口侧依次设有管道高压球阀、注水电磁阀以及注水流量传感器，注油管路从入口侧到出口侧依次设有油箱、阀门、注油比例电磁阀以及注乳化油流量传感器，油箱中设有与注油管路入口侧连通的油泵及油泵电机；乳化液箱中设有电力搅拌器。

油箱和乳化液箱中分别设有第一、二液位变送器，其信号线与控制单元信号输入端相连。

所述控制单元的输入端还与注水流量传感器和注乳化油流量传感器的信号线相连，控制单元的输出端分别连接于油泵电机、电力搅拌器电机、注水电磁阀以及注油比例电磁阀的控制回路中。

控制单元的输入端还接有手动补偿及复位按钮，输出端还接有声光报警器。

本实用新型还设有液晶显示触摸屏，其通过数据线与控制单元的显示器输出端连接。

本实用新型还设有手动操作控制按钮，其与控制单元的手动信号输入端相连。

所述注水管路上还具有定差减压阀和节流阀，二者安装于管道高压球阀和注水电磁阀之间。

所述注油管路上还设有压力表和溢流阀，其中溢流阀安装于齿轮油泵出口。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型用于煤矿井下综采工作面，按比例自动配制液压支架用乳化液，采用流量传感器采集注水和注入乳化油流量信号，通过可编程序控制器plc对采集信号进行运算处理，采用比例电磁阀精确控制注入乳化油流量，确保乳化液浓度在规定范围内，减少乳化油资源浪费和对环境的污染、延长设备使用寿命、降低检修费用，提高设备运行的安全性和可靠性，提高企业经济效益。

2.本实用新型投入运行后能够根据液位变化自动注水和按比例注入乳化油并搅拌均匀，保证乳化液浓度在规定范围内。

3.本实用新型具有手动补偿功能，由于流量传感器存在误差，当长时间运行误差积累使乳化液浓度超出或低于规定范围时，能够通过操作控制按钮控制注水电磁阀或油泵和比例电磁阀，单独向乳化液箱注水或乳化油，使乳化液浓度达到规定要求，实现手动补偿。

4.本实用新型结构简单，配置科学合理，乳化液箱液位保护采用冗余设计，保护功能齐全，具有声光报警功能，能够有效避免乳化液溢流和乳化液泵吸空事故的发生，有助于提高综采工作面现场标准化管理水平。

5.本实用新型电气部分所有元器件均采用成品电气设备，煤矿安全标志资质齐全，充分借鉴和利用现有技术成果，能够在最短时间内形成创新产品，满足煤矿井下机电设备安全要求，确保煤矿安全生产。

6.本实用新型在煤矿综采工作面的应用，能够在保证乳化液浓度的前提下实现无人值守运行，实现机械化换人和自动化减人，有效提高企业经济效益，经济效益和社会效益非常显著。

附图说明

图1为本实用新型煤矿液压支架用乳化液自动比例配液装置工作原理图；

图2为本实用新型煤矿液压支架用乳化液自动比例配液装置电气原理框图。

其中，1为管道高压球阀，2为定差减压阀，3为节流阀，4为注水电磁阀，5为注水流量传感器，6为电磁启动器，7为油泵电机，8为齿轮油泵，9为乳化油箱，10为乳化液箱，11为压力表，12为阀门，13为溢流阀，14为比例电磁阀，15为注乳化油流量传感器，16为第一液位变送器，17为第二液位变送器，18为电力搅拌器，19为浮球液位开关。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，本实用新型一种自动比例配液装置，包括注水管路和注油管路，注水管路入口侧与自来水管道连接，注油管路入口侧与油箱9连接，注水管路和注油管路的出口侧均设于乳化液箱10中；其中注水管路从入口侧到出口侧依次设有管道高压球阀1、注水电磁阀4以及注水流量传感器5，注油管路从入口侧到出口侧依次设有油箱9、阀门12注油比例电磁阀14以及注乳化油流量传感器15，油箱9中设有与注油管路入口侧连通的油泵8及油泵电机7；乳化液箱10中设有电力搅拌器18。

如图1～2所示，油箱9和乳化液箱10中分别设有第一、二液位变送器，其信号线与控制单元的水位信号输入端相连；所述控制单元的输入端还与注水流量传感器5和注乳化油流量传感器15的信号线相连，控制单元的输出端分别连接于油泵电机7、电力搅拌器电机18、注水电磁阀4以及注油比例电磁阀14的控制回路中；控制单元的输入端还接有手动补偿及复位按钮，输出端还接有声光报警器；还设有液晶显示触摸屏，其通过数据线与控制单元的显示器输出端连接；还设有三联控制按，用于乳化液浓度的手动补偿和系统复位，其与控制单元的手动信号输入端相连。

本实施例中，注水管路上还具有定差减压阀2和节流阀3，二者安装于管道高压球阀1和注水电磁阀4之间；注油管路上还设有压力表11和溢流阀13，其中溢流阀13安装于齿轮油泵出口；控制单元采用可编程控制器。

根据《煤矿安全规程》及相关规定，液压支架用乳化液浓度为3％-5％，本实施例将自动配液系统设定浓度值为4％，即：

q1/(q1+q2)＝4％(1)

q1＝q2/24(2)

q2＝24q1(3)

上式中q1为注入乳化油流量值，q2为注入水流量值。

液晶显示触摸屏用于显示组态画面，该组态画面包括乳化液箱液位、乳化油箱液位、注水电磁阀状态、注水总量和本次注水量，注水流量传感器数据、注油比例电磁阀状态及开启比例、注油总量和本次注油量，注油流量传感器数据，注入乳化油/水比例瞬时值，搅拌器运行状态，控制按钮状态和报警指示画面等。

本实用新型的工作原理为：

当乳化液箱10内乳化液液位低于正常值时，第二液位变送器17采集到低液位信号，可编程序控制器plc输出控制信号，打开供水管道上的注水电磁阀4向乳化液箱10注水，注水流量传感器5采集注水流量信号，将数据传送到可编程序控制器plc，可编程序控制器plc输出控制指令，启动油泵8(采用齿轮油泵)和电力搅拌器18的搅拌电机同时运行，注油管路上的比例电磁阀14开启，并在可编程序控制器的控制下逐渐加大流量，注乳化油流量传感器15将采集的乳化油流量信号反馈给plc,与注水流量传感器5采集的水量信号进行比较，按plc运算流量值控制比例电磁阀开启比例，从而控制水和乳化油的流量，定量向乳化液箱10注入水和乳化油。

运行过程中plc自动对注水量和注入乳化油量进行积分运算，并通过调节注入乳化油流量自动进行修正，确保注入比例与设定浓度值一致，实现pid动态闭环控制。当第二液位传感器17监测到液位达到上限时停止向乳化液箱10注水，同时关闭油泵8和比例电磁阀14，停止向乳化液箱10注入乳化油。电力搅拌器18继续运行一段时间，达到设定延时时间30s时停止运行,将乳化液箱10中的乳化液充分搅拌均匀。

本实用新型设计了手动补偿功能。由于流量传感器存在误差，当长时间运行使乳化液浓度误差积累超出或低于规定范围时，能够通过手动操作控制按钮控制注水电磁阀5、油泵8以及比例电磁阀14，单独向乳化液箱10注水或乳化油，使乳化液浓度达到规定要求，实现手动补偿。手动补偿时电力搅拌器18同步启动运行，同样，手动补偿结束后电力搅拌器18继续运行一段时间，达到设定延时时间30s时停止运行,将乳化液箱10中的乳化液充分搅拌均匀。

为避免乳化液箱液位超限发生溢流，本实施例在乳化液箱10中还配置浮球液位开关19，当乳化液箱10内液位超出上限或低于下限时输出开关量信号，plc输出控制信号，声光报警器发出报警信号，提示维修人员合理处置。能够有效减少浪费现象发生，同时有助于提高综采工作面现场标准化管理水平。