乳化液泵站在煤矿中的应用

乳化液泵站在煤矿中的应用

摘要乳化液泵站是用来向综采工作面液压支架或高档普采工作面单体液压支柱等输送高压乳化液的设备，是机械化采媒工作面的主要装备之一。这套装置能很好的完成配比和及时补充乳化液的要求，对乳化液泵站及整个液压系统的正常工作起到了很好的保障作用。所以说，乳化液泵站是液压支架的动力源，它的好坏直接影响着液压支架的工作性能和使用效果。

关键词乳化液泵站；配比浓度；自动配比

1 乳化液泵站的基本组成及作用

乳化液泵站是由乳化液浓度自动配比装置、乳化液泵组、乳化液箱及附属装置组成。乳化液泵站在实际使用时，往往是同时安装两台乳化液泵和一个乳化液箱，所以通常称“两泵一箱”。同时安装两台乳化液泵的好处是，在正常情况下，一台泵运转，另一台泵作为备用或进行轮换检修，当工作面液压支架等液压设备需要增加供液量时，也可让两台乳化液泵并联工作，从而满足生产的需要。

乳化液泵组1由两台乳化液泵、防爆电动机、联轴器和底架等组成，通过连杆4与乳化液箱10连接为一体，由吸液软管2、7分别从乳化液箱吸液，经泵加压后由高压软管5、9供给压力控制装置6，然后经压力控制装置以一定的压力供给液压支架。两台乳化液泵通常是一台工作，一台备用，交替使用但当工作面液压支架动作较多，需要增大供液量时也可同时开动两台乳化液泵。

乳化液箱10是用来贮存、回收和过滤乳化液的装置。若在井下配制乳化液时，乳化液箱上还需附带自动配液阀。

压力控制装置6由手动卸载阀、自动卸载阀、压力开关以及压力表等组成，安装在乳化液箱的端面，用来控制供给支架乳化液的压力，并可实现对液压系统的保护。

乳化液泵站用主进液管和主回液管沟通与支架的供液线路，形成泵—缸液压回路。

两台乳化液泵分别经吸液断路器从乳化液箱工作腔吸液，加压后送到压力控制装置。泵站启动过程中，手动卸载阀打开，泵与液箱工作室短路循环；正常工作时，关闭卸载阀。当工作面支架用液时，自动卸载阀经交替阀将压力液送到支架。支架回液到乳化液沉淀室，经沉淀、去泡沫、磁性过滤、网状过滤后到工作室，形成一个完整的循环回路。当工作面支架不用液时，自动卸载阀开启，泵与液箱形成短路循环。

乳化液泵站在综采工作面有两种布置方式：一种是工作面上、下平巷各设置一组泵站，从工作面两端同时向工作面液压支架等液压装置供液另一种是将泵站

全部设置在工作面运输巷的设备列车上，向工作面液压支架及其它用乳化液的液压装置供液。目前我国的综采工作面，以采用后一种布置方式较多。

2 乳化液泵自动配比工作原理

目前现场采用的配比方式多是采用通过乳化液泵箱的观察口，往泵箱内倾倒乳化油。这种方法不仅原始、操作频繁，使工人劳动强度大，而且由于乳化油在水中的扩散过程较长，使配制后的乳化液浓度有畸高畸低的现象，严重超越了《规程》规定的指标要求。有些煤矿用配液阀手控配液，显然有其不足。随着科研人员的努力，现在出现了由传感器来检测浓度变化或液位变化的差值，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的新型完全自动化技术。就该原理本身，技术较为先进，但是由于传感器工作环境要求较为苛刻，加上该技术系统又需要配备防爆电器设备，在煤矿井下的使用受到现场恶劣条件的影响而使系统性能的发挥得不到保证，设备维护也较为复杂，同时也增加了系统配制的成本。目前，对乳化液的配制方式，已经从手控配液发展到自动配液。因此，如何使自动配液系统操作更为方便，成为目前主要课题。

煤矿井下采煤工作面多采用单体支护，而为单体提供的工作介质便是乳化液溶液，其溶液配比浓度要求为3％～5％，否则就会降低单体的润滑性、防锈性和使用寿命，也给安全带来一定的隐患，所以说乳化液浓度配比非常重要。过去常用的方法是把乳化液溶液箱内注入适量的清水后，由操作工人根据乳化液溶液浓度测量仪的测定或凭借经验来加入乳化液使其成为达到要求的乳化液溶液，但是，当乳化液溶液用量增加时，再注入清水，其溶液的浓度也随之发生变化，不再符合标准要求，这时操作工人只有再次加入乳化液，既费时费力，又不能保证乳化液溶液的浓度要求和配制溶液的及时性。

下面介绍一种乳化液溶液浓度自动配比装置，其各部件的连接方式如图3。

乳化液箱5内的乳化液6经过单向阀4，水门3到射水泵1做好准备，同时来水管2内的高压清水流经射水泵1到达安全阀7做好准备，此时即使安全阀7关闭，清水压力远远大于乳化液自身压力，水门3打开，但是由于单向阀4的作用，高压清水也不会倒流入乳化液箱内，当乳化液溶液箱13内液面下降，由厚度约1 mm的不锈钢制成的密封箱10受到乳化液溶液12的浮力减小，又由于镀锌重物11的拉力，使杠杆9的B端下降，根据杠杆原理，杠杆9的A端向上运动压缩安全阀7内的弹簧，安全阀7打开，此时流经射水泵1的高压清水带动由于自身重量打开单向阀而流入射水泵的乳化液6，一起流经安全阀7进入乳化液溶液箱13，形成乳化液溶液12，这时根据乳化液溶液箱内浓度测量仪的测定，通过调整水门3便可以调节流入射水泵1的乳化液6的流量，当乳化液溶液浓度达到要求时，停止水门3的调节。当乳化液溶液12的用量减小时，流入乳化液箱13内的溶液逐渐增多，液面上升，密封箱10受到乳化液溶液12的浮力增大，杠杆9的B端向上运动，A端向下运动，于是安全阀7内的弹簧释放，安全阀7关闭，来水管2内的高压清水停止流动，单向阀4受到清水的压力也关闭，乳化液不再向下流，乳化液溶液箱停止供液。当乳化液溶液用量再次增多时，重复前一个过程。这样就实现了对乳化液溶液箱13能够随时的、自动的提供达到标准

要求的乳化液溶液的目的。

该乳化液配置方法主要是利用喷射配比泵（见图4）来完成。当从防尘水管引来的高压水由喷嘴高速射出时，它连续不断地带走吸油室内的空气，使吸油室内形成真空，产生负压。在大气压力下，油箱内的乳化油不断吸入泵体与高压水混合，调节乳化油闸阀开口的大小，可按比例控制乳化油的进油量，从而实现乳化油和水的配比，形成乳化液。

3 乳化液泵站的发展趋势

液压支架动力源乳化液泵站，直接影响液压支架的工作效果。它随着液压支架的发展而发展。

由以往的乳化液泵站可看出，压力流量在逐渐增大，尤其流量增加的幅度大。压力流量值大小是由液压支架的有关参数决定的，TZ－1型液压支架的有关参数决定了配套的RB100/100型乳化液泵站压力为10 MPa、流量为100 L/min。从20世纪80年代初到20世纪80年代末，由于综采工作面的发展和增加，液压支架（包括从国外引进的液压支架）的参数加大和移架速度的加快，使配套的乳化液泵站的压力增到31.5 MPa，流量从110 L/min增到125 L/min，1989年增到160 L/min，1992年鉴定的乳化液泵站，流量已到200 L/min。到目前为止，已经设计出了流量为320 L/min和400 L/min的乳化液泵站。

随着科学技术的发展、设计水平和生产加工工艺水平的提高以及综采技术和管理水平的上升，也推动乳化液泵站朝着自动化方向发展。

由于我国地质条件复杂，决定了液压支架结构不同，种类多、工作特性不同。因此乳化液泵的结构，也不应当单一的发展曲轴连杆滑块传动的三柱塞或五柱塞卧式结构形式，应研制和发展适合各种类型液压支架工作特点的径向或其它结构型式的，重量轻、体积小的定量或变量乳化液泵，使结构设计有更大的突破，进一步适应液压支架发展的需要。

4 结语

随着乳化液泵结构设计水平不断提高，工艺的不断改进，电控液压支架的引进消化和成功的研制，必将推动自控乳化液泵站的研制。

参考文献

[1]李东芳.液压泵站工[M].北京:煤炭工业出版社,2006.

[2]王启广,李炳文,黄嘉兴.采掘机械与支护设备[D]..徐州：中国矿业大学,2006.

[3]《往复泵设计》编写组.往复泵设计[M].北京:机械工业出版社,1987.