专利名称：一种综采工作面乳化液远程监测控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测控制系统，尤其涉及到一种综采工作面乳化液远程监测控制系统。
背景技术：
目前，国内外大多数煤矿对综采工作面液压系统乳化液的浓度、温度、压力、液位和泄漏的实时检测手段还比较落后，大多采用传统的检测手段。众所周知，乳化液是液压系统的传动介质，乳化液中乳化油的百分比，即乳化液的浓度是评价乳化液性能的一个重要指标。《煤矿安全规程》规定乳化液的浓度一般为3% 5%(质量分数)，乳化液浓度是否适 当，直接影响到液压支架、液压支柱以及其他液压元件的寿命和生产成本。浓度过低，液压元件将受到水的直接侵蚀而生锈，导致元件失效，从而缩短设备使用寿命；浓度过高，会使乳化油的消耗量增加，从而导致生产成本上升。因此，实现乳化液浓度的自动检测和配比对保护液压系统元件，延长其使用寿命，以及降低生产成本尤为重要。但是乳化液浓度还采用破乳法和折光仪检测法，且检测方法都需要人工取样与目测读数，测量精度不高，传统的检测手段，主要包括破乳法和折光仪检测法。破乳法检测是在乳化液样品中加入破乳剂(破乳剂是一种表面活性物质，它能使乳化液的液体结构破坏，以达到乳化液中各成分分离出来的目的)，利用其化学作用将乳化状的油水混合液中的油和水分离开来，从而得到乳化液中油和水的比例值，计算出其浓度值。折光法检测是根据折射定律，光从一种介质进入到另一种介质时在界面上会发生折射，而且介质的浓度不同，光在其中的传播速度不同，折射率也就不同。据此原理制成折光浓度计，光线经棱镜进入乳化液，从目镜中可观察到视场中有明暗分界线，该分界线的不同刻度显示出液体的不同浓度值。常用的折光浓度计有:差动式自动折光浓度计、全发射式自动折光浓度计、便携式折光计和折光电液计。煤矿生产中用来检测乳化液浓度最常用的是折光糖量计，属于便携式浓度计。糖量计一般是手持式的，用质量分数表示浓度，是基于含糖溶液的折射率正比于浓度的原理设计的。目前，在我国煤矿企业实际生产中所用的乳化液配比方法主要有以下3种(I)人工配比方法，人工配比是采用通过泵箱观察口往泵箱里灌注乳化油的方式进行的。该方法的缺点是通过人工取样与目测读数，因而精度低，配比浓度很难控制；取样等待时间长，不能实现在线检测。另外，操作频繁、清洁度差、成本高以及劳动强度大。目前，这种方法己很少使用。(2)机械配比方法，机械配比是利用乳化液配比器进行配比，这种配比器是根据文丘里管原理设计的。该方法的优点是在水压稳定时，配置出来的乳化液浓度比较恒定，操作简单，无需其他动力源，而且也避免了乳化油在水中扩散的延续性所造成的配比浓度的瞬时不恒定。缺点是配比的调节和水阀的通断都靠人工操作，因而很不方便。此外，水压不稳定时，配比浓度也很难控制。(3)自动配比方法，自动配比是由传感器来检测浓度和液位的变化，并经微电子电路处理为控制信号，再通过控制电路控制辅助泵加注乳化油或水。该方法较为先进，缺点是乳化油和水在泵箱内混合，乳化液浓度扩散时间长，加水、加油时间不易控制，从而造成配比浓度瞬时不恒定；另外结构复杂，成本较高。因此采用先进的传感检测和计算机控制技术，将乳化液的浓度检测和配比结合起来实现乳化液浓度的在线检测和自动配比是煤矿高产高效和安全生产的迫切要求，符合现代化矿井生产技术的发展趋势。乳化液泵曲轴两端处轴承的工作状况直接决定了曲轴的工作状况，若工作环境温度超过了本身所能承受的温度上限，必将缩短其 使用寿命。乳化液泵站是煤矿井下作业的关键设备，它担负向煤矿综采工作面液压支架或普采工作面单体液压支柱输送高压乳化液，是液压支架的动力源，其工作状态的好坏直接影响液压支架的工作性能和使用效果，同时对井下工作的安全性起着至关重要的作用。综采工作面的液压支架之所以能够支撑顶板，并能实现推溜移架、调整护壁、侧护防倒、防滑，都是乳化液泵供给的压力液体是各种液压缸以及千斤顶动作的结果。另外在某些综采工作面，可弯曲刮板输送机的紧链液压马达、桥式转载机的固定及推移千斤顶以及工作面上、下出口处超前支护用的单体液压支柱等都是靠乳化液泵提供的高压乳化液工作的。随着综采工作面采煤机的工作牵引速度不断提高，液压支架的推进(或跟进)速度必须相应提高，才能充分发挥采煤机的工作能力。液压支架在跟进过程的“升、降、推、移”等动作是由乳化液泵站供给的压力液体推动各种液压缸来完成，乳化液泵站的供液流量决定着支架的跟进速度，对于大采高、大吨位液压支架，在多架同时移动的情况下，需要增大流量，才能保证支架的快速跟进，维护工作面顶板的完整，确保生产安全，因此对乳化液泵站的要求越来越高。解决液压支架快速跟进最关键的是要增大液压支架的供液量，虽然通过提高乳化液泵的功率能够满足大流量供液，但是由于煤矿井下作业空间和安全的限制，仅仅依靠采用大流量泵来解决液压支架快速跟进所需流量的方法很难实现。由此可见，配合监测乳化液的工作状态，研制高压力、研制、开发乳化液泵站的智能自动监测和故障自诊断、故障自动处理等功能的系统对煤矿采煤具有重要意义。开发综采工作面乳化液浓度的自动检测与配比系统十分必要。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种综采工作面乳化液远程监测控制系统，以克服现有产品上述方面的不足。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现本实用新型实施例所述的一种综采工作面乳化液远程监测控制系统，包括进水管道、乳化油箱、单片机、混合过滤器、乳化液箱和乳化液泵，乳化油箱通过带有计量泵和流量开关的管道与混合过滤器连接，混合过滤器通过管道与乳化液箱连接，乳化液箱通过管道与乳化液泵连接，乳化液泵通过乳液流出管道与用液设备连接，所述进水管道上设有截止阀、涡轮流量计、减压阀和电磁阀，所述乳化油箱内设有液位传感器一，所述乳化液箱内设有液位传感器二、浓度传感器和搅拌器，所述乳化液泵上设有温度传感器，所述乳液流出管道上设有若干压力传感器，所述减压阀、电磁阀、液位传感器一、液位传感器二、浓度传感器、温度传感器、压力传感器分别与单片机连接，所述计量泵与变频器连接，变频器与单片机连接，单片机与控制系统连接。本实用新型的有益效果为本实用新型实现了乳化液浓度的在线检测和自动配t匕，并通过自动检测液压系统主管路压力信号和乳化液泵曲轴两端处轴承的温度值，给智能乳化液泵站提供运行参数，达到泵站智能控制的目的。
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。 图I是本实用新型实施例所述的一种综采工作面乳化液远程监测控制系统的结构示意图。图中I、进水管道；2、截止阀；3、减压阀；4、电磁阀；5、涡轮流量计；6、混合过滤器；7、单片机；8、流量开关；9、变频器；10、计量泵；11、搅拌器；12、液位传感器二 ； 13、液位传感器一 ；14、乳化油箱；15、浓度传感器；16、乳化液箱；17、乳化液泵；18、温度传感器；19、压力传感器；20、乳液流出管道；21、用液设备。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型实施例所述的一种综采工作面乳化液远程监测控制系统，包括进水管道I、乳化油箱14、单片机7、混合过滤器6、乳化液箱16和乳化液泵17，乳化油箱14通过带有计量泵10和流量开关8的管道与混合过滤器6连接，混合过滤器6通过管道与乳化液箱16连接，乳化液箱16通过管道与乳化液泵17连接，乳化液泵17通过乳液流出管道20与用液设备21连接，所述进水管道I上设有截止阀2、减压阀3、电磁阀4和涡轮流量计5，所述乳化油箱14内设有液位传感器一 13，所述乳化液箱16内设有液位传感器二 12、浓度传感器15和搅拌器11，所述乳化液泵17上设有温度传感器18，所述乳液流出管道20上设有若干压力传感器19，所述减压阀3、电磁阀4、液位传感器一 13、液位传感器二12、浓度传感器15、温度传感器18、压力传感器19分别与单片机7连接，所述计量泵10与变频器9连接，变频器9与单片机7连接，单片机7与控制系统连接。具体使用时，矿用乳化液监测监控装置是对乳化液泵系统上安装的各种传感器信号进行采集、分析和处理的设备，实时监测设备的工况，并将采集的数据传送给调度控制中心，然后根据接收到的遥控命令执行相应的控制操作。乳化油从乳化油箱14经计量泵10、流量开关8到混合过滤器6，和来自自来水管道的清水混合，混合后的乳化液流到乳化液箱16。涡轮流量计5用来检测清水的流量，并用电磁阀4调节进水量。乳化油箱14里安装了液位传感器一 13来检测乳化油的液位。混合后的乳化液在乳化液箱16里通过搅拌器11进行充分混合。在乳化液箱16里装有浓度传感器15，该传感器是一个完整的单片机系统，具有温度检测和补偿功能，用来检测配制好的乳化液度。矿用乳化液监测监控装置通过变频器9来调节计量泵电机的转速来控制和调节乳化油的流量，从而构成一个闭环控制系统，使混合后的乳化液浓度达到设定值。在乳化液箱16里也装有液位传感器二 12，用来测量配制后乳化液以工控机为控制核心的新型乳化液自动检测和配比系统。该系统不仅能实现乳化液浓度的在线检测，而且可以同时实现乳化液浓度的自动配比。在乳化液泵站系统高压液输出口端内外、用液设备端分别安装压力传感器19，对液压系统乳化液的压力信号进行采集，并连接到单片机7信号处理单元。通过高压输出端安装的压力传感器19，得到随时间变化和工作状况不同的压力曲线。正常情况下，当泵站向设备供液时压力是一个先陡峭下降，然后慢慢提高的过程；而泄漏时，油压会有较大幅度的波动和压降，曲线则始终不规则地波动或下降。利用模式识别的相关技术，在单片机处理单元和远程监控计算机中同时进行程序计算，由单片机7进行现场的控制，在漏液时进行声光报警；由远程计算机进行显示和记录，并对这些曲线进行智能方法识别，判断记录出供液系统当前的工作状态，积累泵站工作信息，为今后的检修、调试提供依据。这样的双重保护机制保证了工作的安全性和可靠性。乳化液泵曲轴两端处轴承的工作状况直接决定了曲轴的工作状况，若工作环境温度超过了本身所能承受的温度上限，必将缩短其使用寿命。轴承工作处温度监测预警系统 主要包括温度传感器以及单片机数据处理单元。温度传感器18安装于乳化液泵曲轴两端轴承工作处，工作过程中实时检测曲轴两端轴承工作的环境温度，并传输到单片机数据处理单元。单片机数据处理单元根据接收到的温度值和预设的温度值进行比较，若低于温度的设定值，则继续进行监测和判断；若高于设定值，则发出高温报警信号，以便及时进行处理。在泵站中采用四台乳化液泵供液代替现在普遍采用的大流量单泵或双泵供液形式；利用液压系统主管路压力信号的变化反映液压支架跟进时所需乳化液流量的变化，通过采集到的主管路压力信号来调整各台泵的运行状态；在泵站的运行过程中采用优先级循环方式，避免了各台乳化液泵运行时间不同；同时，为了避免乳化液泵17出现故障带病运行，设计了故障在线监控系统，对泵站在运行过程中出现的各种故障实时报警并采取相应控制措施。在泵站的控制系统中，通过可编程控制器构成主从站集散式控制系统，整个控制系统由主站控制器进行集中控制，由各个分站进行相应的管理；主站控制器根据主管路压力的变化和当前各个从站的运行状态，由程序中设定的优先级顺序，对相应的从站控制器发送加载或卸载控制指令；从站控制器接收到控制指令后控制各自乳化液泵的启动、停止、加载、卸载以及故障监测等，然后再将当前的运行状态上传到主站控制器中。主从站均设置有人机接口，通过入机接口操作人员可以设定相关参数和查阅各个泵的运行情况。本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种综采工作面乳化液远程监测控制系统，包括进水管道(I)、乳化油箱(14)、单片机(7)、混合过滤器(6)、乳化液箱(16)和乳化液泵(17)，乳化油箱(14)通过带有计量泵(10)和流量开关(8)的管道与混合过滤器(6)连接，混合过滤器(6)通过管道与乳化液箱(16)连接，乳化液箱(16)通过管道与乳化液泵(17)连接，乳化液泵(17)通过乳液流出管道(20)与用液设备(21)连接，其特征在于所述进水管道(I)上设有减压阀(3)和电磁阀(4)，所述乳化油箱(14)内设有液位传感器一(13)，所述乳化液箱(16)内设有液位传感器二(12)、浓度传感器(15)和搅拌器(11)，所述乳化液泵(17)上设有温度传感器(18)，所述乳液流出管道(20)上设有若干压力传感器(19)，所述减压阀(3)、电磁阀(4)、液位传感器一(13)、液位传感器二(12)、 浓度传感器(15)、温度传感器(18)、压力传感器(19)分别与单片机(7)连接，所述计量泵(10)与变频器(9)连接，变频器(9)与单片机(7)连接，单片机(7)与控制系统连接。
2.根据权利要求I所述的一种综采工作面乳化液远程检测控制系统，其特征在于所述进水管道(I)上设有截止阀(2 )和涡轮流量计(5 )。
专利摘要本实用新型涉及一种综采工作面乳化液远程监测控制系统，包括单片机、截止阀、减压阀、电磁阀、涡轮流量计、流量开关、计量泵、液位传感器、乳化油箱、搅拌器、浓度传感器、压力传感器和温度传感器，能够对整个液压系统乳化液工作状态进行在线监控与浓度自动配比，确保系统正常工作。本实用新型的有益效果为本实用新型实现了乳化液浓度的在线检测和自动配比，并通过自动检测液压系统主管路压力信号和乳化液泵曲轴两端处轴承的温度值，给智能乳化液泵站提供运行参数，达到泵站智能控制的目的。
文档编号F04B49/00GK202673641SQ20122026228
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者张斌 申请人:山西巨安电子技术有限公司