一种乳化液自动配比控制方法及系统与流程

本发明涉及一种乳化液自动配比控制方法及系统，具体为一种基于矿用泵站乳化液自动配比系统。

背景技术：

乳化液作为一种工作介质，在煤矿液压支架和单体液压支柱等液压支护设备中得到广泛的应用。而乳化液浓度是影响乳化液性能的一个重要指标，其浓度适当与否直接影响到液压支架和液压支柱的工作寿命和生产成本。浓度过低会使液压元件的润滑性、防锈性和稳定性大大降低，同时影响设备寿命和安全生产。浓度过高会使乳化油用量增加，增加生产成本。因此，为了延长液压支护设备的使用寿命和降低生产成本，必须严格控制乳化液的浓度。我国《煤矿安全规程》规定：矿用乳化液浓度一般在3％～5％之间。因此准确、稳定、快速、高效的乳化液自动配比系统尤其重要。

现有的乳化液自动配比系统主要有两大类：一类是根据流体力学或容积特性自动配比，即采用机械装置配比。其结构简单，成本低廉。但其配比控制原理为开环控制，配比精度不高，乳化液浓度波动大；另一类是完全由控制器控制阀门或供液泵电机给水、供油，由浓度、液位传感器等进行监测，经控制器分析处理，调节供水或供油泵转速进而校正乳化液浓度。但由于乳化液使用过程中受用液泵和沉淀箱等的干扰较大，引起乳化液浓度的波动，从而导致配比泵频繁启停，转速不断变化，减小了整个系统的使用寿命与稳定性，且其控制过程较为复杂，整个系统成本较高。所以研究一种配比浓度准确、配比原理简单、成本低廉的乳化液自动配比的闭环系统对于增加设备寿命、提高生产效率具有重要意义。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有技术，提出一种乳化液自动配比控制方法及系统，能够实现种乳化液自动化精准配比，并提高系统的使用寿命。

技术方案：一种乳化液自动配比控制方法，包括如下步骤：通过浓度传感器、液位传感器对乳化液箱内的乳化液浓度、液位进行测定；如果浓度不在规定的范围之内，则控制器根据检测到的液位与浓度计算乳化液箱中水和油的体积，再计算确定校正到标准浓度所需补入的水、油的体积；然后开启相应的供水电磁阀或供油乳化油泵，通过对应的流量计检测控制流入相应体积的水、油；若此时乳化液箱中的液位低于预设值h2，则控制供水电磁阀或供油乳化油泵，加入所述标准浓度配置所对应比例的水和油，直到乳化液箱中的液位达到预设值h3。

进一步的，所述供水电磁阀或供油乳化油泵由控制器根据所述所需补入的水、油的体积自动控制。

进一步的，浓度规定的范围为3～5％，标准浓度为4％。

进一步的，所述供水电磁阀和供油乳化油泵的输出通过混流器混合后进入乳化液箱。

进一步的，控制供油乳化油泵从油箱中取油，并通过控制器自动控制供油泵的工作，维持所述油箱中的油量位于预设范围h0～h1之间。

一种乳化液自动配比控制系统，包括减压阀、供水电磁阀、流量计、供油泵、油箱、乳化油泵、混流器以及控制器；水源通过管路依次顺序连接减压阀、供水电磁阀、流量计，流量计的出口连接到混流器第一入口；油源通过供油泵连接油箱的入口，所述油箱的出口通过管路依次连接乳化油泵和流量计，再连接至混流器第二入口；所述混流器的出口连接至乳化液箱的入口；所述乳化液箱中设有乳化液浓度传感器、液位传感器，其信号输出端连接至控制器，所述控制器连接供水电磁阀、供油泵以及乳化油泵的控制端。

进一步的，所述水源和减压阀之间的管理上设有过滤器。

有益效果：与传统的机械式配比方法相比，本发明采用闭环控制，通过对液箱中乳化液的液位与浓度的检测，准确的补入相应的液体体积，可以达到4％的标准浓度。

现有采用变频器调节供水、供油泵转速来对乳化液浓度进行校正的方法容易受到用液泵及相关内部沉淀箱的干扰、容易超调。从而导致校正过程时间长。本发明理论上为“一次校正”不会出现超调，校正过程短。

本发明在一次校正过程中理论上只需对相应供水电磁阀或乳化油泵启停一次。避免了电机的频繁启停，延长了设备寿命，提高了整个系统的稳定性。

本发明在实现了准确配液的同时省略了复杂的变频调速装置，避免了复杂的系统控制与调节，节约了制造成本，增加了系统可靠性。

附图说明

图1为乳化液自动配比系统结构示意图；

其中附图标记：1.过滤器、2.减压阀、3.供水电磁阀、4.流量计、5.供油泵、6.油箱、7.乳化油泵、8.混流器、9.乳化液箱；

图2为油箱液位控制流程图；

图3为乳化液自动配比流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种乳化液自动配比控制系统，包括过滤器、减压阀、供水电磁阀、流量计、供油泵、油箱、乳化油泵、混流器以及控制器。水源通过管路依次顺序连接过滤器、减压阀、供水电磁阀、流量计，流量计的出口连接到混流器第一入口。油源通过供油泵连接油箱的入口，油箱的出口通过管路依次连接乳化油泵和流量计，再连接至混流器第二入口。混流器的出口连接至乳化液箱的入口。乳化液箱中设有乳化液浓度传感器、液位传感器，其信号输出端连接至控制器，控制器连接供水电磁阀、供油泵以及乳化油泵的控制端。

该系统中，供水电磁阀、供油泵、乳化油泵作为执行机构，供油泵保持油箱内油位在设定范围内，供水电磁阀与乳化油泵分别向乳化液箱中供水、供油。乳化液浓度传感器、液位传感器、流量计作为检测机构，分别对乳化液箱中的浓度、液位和进水量、进油量进行检测。控制器采用西门子200plc，乳化液箱内设沉淀箱和溢流箱。

一种乳化液自动配比控制方法，系统开机后，控制器与供油泵配合，保证供油箱中油位在预设范围h0～h1之间，如图2所示，可以随时通过乳化油泵向乳化油箱供油。同时，通过浓度传感器、液位传感器对乳化液箱内的乳化液浓度、液位进行测定。通过控制器判断，如果浓度不在规定的3～5％范围之内，则控制器根据检测到的液位与浓度计算乳化液箱中水和油的体积，再计算确定校正到标准浓度所需补入的水、油的体积，其中乳化液箱中液位与体积的关系已提前测定。然后开启相应的供水电磁阀或供油乳化油泵，通过对应的流量计检测控制流入相应体积的水、油，从而对液箱中乳化液的浓度进行精准的校正，如图3所示。若此时乳化液箱中的液位低于预设值h2，则通过控制器自动控制供水电磁阀或供油乳化油泵，加入标准浓度配置所对应比例的水和油，直到乳化液箱中的液位达到预设值h3。其中，供水电磁阀和供油乳化油泵的输出通过混流器混合后进入乳化液箱。

此过程只对箱中乳化液浓度校正一次，校正结束后，理论上其乳化液浓度应为标准浓度4％。由于整个供液系统为封闭结构，在正常工作过程中一般不会出现跑液漏液，随着工作的进行乳化液也会混合越来越均匀。除非整个系统切换到手动配比，一般情况下，乳化液浓度会恒定在4％。除非浓度偏出规定的3～5％范围，否则不对其进行校正。正常一个自动配比工作模式下，只需要对其浓度校正一次。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。