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矿用乳化液泵站的现状及发展趋势 袁利才 煤炭科学研究总院太原研究院。山西太原0 3 0 0 0 6 摘要本文就国内外乳化液泵站的发展现状及发展方向进 行了分析，并介绍了国内外典型的乳化液泵的结构和技术 参数，结合国内实际情况提出了开发乳化液泵站的思路及 措施。 关键词矿山机械；乳化液泵站；电子监控 中图分类号T H l 3 7文献标识码A 文章编号10 0 8 8 8 8 1 2 0 0 9 0 3 一0 10 0 一0 2 0 前言 矿崩乳化液泵站是煤矿井下现代化高产高效综采工 作面的关键设备之一，是保证综采工作面安全可靠运行的 重要动力单元。近三十年来，国内的乳化液泵站的设计和 制造技术取得了巨大的进步，主要技术参数得到了很大的 提高。同时国内的大型煤矿也引进了众多厂家的乳化液泵 站系统，使得我们对于国外的乳化液泵站技术有了较为全 面的了解。国外厂家采用新材料、新工艺制造乳化液泵的 关键部件，延长了整机的大修周期，提高了使用寿命。泵站 采用电子监控手段实现了多泵成组自动化运行。提高了泵 站系统的可靠性。这些新的思路对于我们开发研制高质量 的乳化液泵站具有很好的启示和借鉴作用。 1 国内乳化液泵站的现状及发展趋势 1 ．1 国内乳化液泵站的组成 国内乳化液泵站南两台泵或三台泵组成。采用一台使 用一台备用或两台使用一台备用的模式运行，通过手动操 作隔爆电磁启动器完成乳化液泵的开停。乳化液泵上安装 有安伞阀和液控的机械卸载阀，根据丁作面对乳化液的需 要实现乳化液泵压力的自动调整。根据泵的流馈大，J 、．配置 一台或两台乳化液箱。液箱上安装有高压过滤器、交替阀 和蓄能器，以完成两台乳化液泵高压液体的过滤和供液回 路的自动切换。通过使用浮球阀挖制进水管的通断，并利 用文丘里管的射吸原理来完成乳化油和水的自动混合。 1 ．2 国内乳化液泵的技术现状 国内乳化液泵的生产单位厂家以无锡煤机，南京六 合，浙江中煤等几家为代表，产品结构大同小异。目前的流 量系列有8 0 、1 2 5 、1 6 0 、2 o 、2 5 0 、3 1 5 、4 0 、4 5 0 、5 0 0 、5 5 0 等。大流量乳化液泵大多采用卧式五柱塞结构，下面以使 用较广泛的4 0 0 泵为例，介绍国产乳化液泵的主要特点。 该型泵额定压力3 1 ．5 M P a ，额定流量4 0 0 升／分，卧式 三柱塞结构。总体上可分为动力端和液力端两大部分。动 力端部分主要由箱体、曲轴、连杆滑块和减速齿轮箱等组 成。箱体采用高强度铸铁整体箱型结构，箱内存有润滑油 对运动部件实现l 毛溅润滑。曲轴采用两端支承方式。液力 端主要由柱塞、缸套组件和泵头组件等组成。采用分体式 泵头，泵头体为整体钢锻件，内有吸液阀、排液阀和排液 收稿日期2 0 0 9 - 0 5 3 1 孔，排液管将各泵头排液孔汇流孔连接起来。排液管一侧 装有安伞阀。另一侧装有卸载阀。 大功率的乳化液泵设有水冷的强制压力润滑系统，主 要运来润滑曲轴连杆的滑动轴承。有一些大流量的泵自吸 能力差，在泵的进液端还配有皮带驱动的增压泵以防止吸 液腔产生的气蚀。 1 ．3 国内乳化液泵站的发展趋势 国产乳化液泵站的发展趋势是在基本保持两泵一箱 配置的基础上，通过增大单台乳化液泵的流量来提高泵站 系统的流量。近年来有部分厂家和高校在研制泵站的保护 系统，取得了一些技术成果。但功能还很不完善，目前都还 没有推广应用。在新材料的使用上，国内已有厂家在尝试 使用陶瓷材料制造柱塞。在吸排液阀的结构型式上，也有 厂家采用平面密封的片式阀结构。 2 国外乳化液泵站的现状及发展趋势 2 ．1国外乳化液泵站的组成 国外的的乳化液泵站一般由四台泵成，三台使用一台 备用。配备完善的电控系统可根据工作面的需要可实现一 台泵到三台泵同时供液，满足综采工作面对乳化液流量大 范同变化的需求，增加了整个系统的工作可靠性。根据单 泵流量大小配置一台或两台乳化液箱。装有过滤器和蓄能 器的供回液小车完成对液体的过滤和稳压。电控系统为集 散式控制，可实现自动和手动两种模式运行。一台总控箱 负责完成对整套泵站的监控和参数设定，并向地面远程通 讯；乳化液泵和乳化液箱各有一台分控箱负责监控本台设 备并将本地参数传送到总控箱。整套电控系统的功能有 乳化液泵润滑油位、油温、油压的检测保护；电磁卸载阀的 自动控制；乳化液箱自动补液、配比和乳化油箱的油位保 护；每台控制箱都H 丁显示系统参数。 ‘ 2 ．2国外乳化液泵的技术现状 周内大型煤矿进口的乳化液泵主要来自英国雷波、德 国卡马特和豪辛柯三家公司，这些产品他们代表了世界上 矿用乳化液泵设计制造的水平和发展方向。进口乳化液泵 全部采用卧式三柱塞结构。由于设计理念的不同，他们的 设计重点从提高产品的安全性，可靠性人手，尽量采用先 进的电子技术为泵站提供种类齐全的监控保护功能，进少 了人为的误操作，为高产高效综采机械化工作面中央集中 控制打下了基础。下面介绍因内引进营较大的英困雷波公 司S 3 0 0 型乳化液泵的结构特征，该泵外形见图1 。 图1 雷波S 3 0 0 乳化液泵外形图 该泵额定压力3 7 ．5 M P a ，额定流量3 1 5 升／分，卧式三 柱塞结构。传动箱体为分箱结构，便于曲轴的安装调整并 作者简介袁利才 1 9 7 5 一 ，煤炭科学研究总院太原研究院t 程师。 1 0 0 万方数据 易于实现多点支承。曲轴由两支承支撑变为四支承，增加 了曲轴的刚性，提高曲轴的工作稳定性。采用r 多点润滑 回路环路。改善了传动部件的工作条件。泵头组件由泵头 体、缸套、吸排液阀等元件组成。泵头体为整体锻件，强度 高，内部密封罔少，维修方便。缸套内使用多个小弹簧压紧 盘根密封，压紧力均衡，密封町靠，寿命长。柱塞采用陶瓷 材料，密度较小并且耐磨、防锈、有效延长了使用寿命。润 滑油的冷却采用强制风冷和水冷方式，冷却效果良好，满 载平衡温度不高于5 0 ℃。通过联轴器上的风扇和机座壳 体的作用，形成离心风机，实现强制风冷；同时设置独立的 冷却器对压力润滑油进行冷却。乳化液泵的卸载采用电控 外卸载方式。由控制系统根据设定压力自动控制卸载和加 载。监控系统设有压力、温度、液位等传感器，实时监控泵 站系统的运行状态并在参数异常时自动停机。 2 ．3 国外乳化液泵站的发展趋势 国外乳化液泵站的发展思路是通过增加乳化液泵的 数量来满足矿井对泵站流量的要求。即三台或四台乳化液 泵与一台或两台液箱配套使用。最大可由i 台乳化液泵同 时向工作面供液。目前国内引进的乳化液单泵最大流量为 4 3 0 升／分，供给综采工作面的最大流量可达到为】．2 9 0 升 ／分，足以满足大部分长断面大采高综采面的需求。通过电 控系统来实现乳化液泵站系统的自动有序运行，提高了系 统的灵活性和可靠性。主要的发展趋势是采用吸排液阀 同侧布置，提高乳化液泵的可维护性；大量使用不锈钢和 陶瓷材料，提高整机的可靠性和使用寿命；使用更多的传 感器，完善系统的监控，从而提高了设备的自动化程度；采 用带有图形界面的显示器，更加直观方便，提供了更加友 好的人机交互环境。 3 国内外乳化液泵站的主要参数对比 为了便于对比国内外乳化液泵站的主要差别，以流量 为3 1 5 升，分的机型为例，表l 中列出了围内外主要型号 乳化液泵的参数，表2 列出了国内外乳化液泵站的主要特 征。 表1 国内外乳化液泵参数 额定 柱塞 柱塞柱塞柱塞 曲轴 输入生产 型号 压力 材料 行程 直径数日转速功率厂家 S 3 0 0 3 7 ．5陶瓷 6 0 6 23 6 0 22 2 5 英国雷波 K 2 5 0 5 03 3 ．5陶瓷 1 0 5 5 3 4 5 0 2 0 0德周卡马特 E H P 一3 K 2 0 3 5 ．7钢9 85 334 9 0 2 0 0德国豪辛柯 P R B 93 1 ．5钢7 64 854 9 8 2 0 0平顶山煤机厂 G R B 3 1 5 ／3 1 ．53 1 ．5钢 6 64 5 56 5 0 2 0 0无锡煤机厂 B R W 3 1 5 ，3 1 ．53 1 ．5钢6 05 0 55 3 22 0 0南京六合煤机 从表l 中可以看出，国外乳化液泵全部采用三柱塞结 构，额定压力较高，普遍采用了陶瓷材料制造柱塞；而国产 乳化液泵全部采用了五柱塞结构，柱塞材料以钢为基础， 经过表面处理制造而成，反应出了国内外在材料和加工工 艺方面的差别。表2 中显示了国内外乳化液泵泵站组成及 1 0 l 控制方式的不同。得益于电子控制方式的应用，选用相同 流量的单泵，国外的泵站可以提供更大的流鼍，能更好的 兼顾工作面的流量需求和泵站的可靠性要求。 表2 国内外乳化液泵站特征 型号泵站型式电子监控卸载方式大修周期 生产厂家 S 3 0 0 四泵一箱 有 机电卸载 3 年英国雷波 K 2 5 0 5 0 四泵一箱有机电卸载 3 年 德国卡玛特 E H P 一3 K 2 0 0四泵一箱有 机械卸载 3 年德国豪辛柯 P R B 9两泵一箱无机械卸载2 年平顶山煤机厂 G R B 3 1 5 ／3 1 ．5两泵一箱无机械卸载 2 年 无锡煤机厂 B R W 3 1 5 ，3 1 ．5两泵一箱无 机械卸载 2 年 南京六合煤机 4 国产高性能乳化液泵站的开发思路 为使我同乳化液泵站设计制造水平上一个新的台阶， 利用国内引进先进没备的良好机遇，对国外的先进产品进 行消化吸收，缩短差距。通过在使用现场跟踪使用情况，维 修现场了解维护情况，收集有用的资料。特别是利用维修 机会对乳化液泵的关键元部件，如曲轴，滑块，柱塞，吸排 液阀等进行材料分析，尺寸测绘，逐步实现国产化。在关键 元部件试验成功后，就可以比较容易地完成整机的国产 化。在此基础上结合煤矿实际使用要求，设计出具有自己 特色的先进乳化液泵站系统。乳化液泵站只有实现自动化 监控，才能大幅提高产品的可靠性和附加值。电控系统的 设计要坚持高起点、多功能、高叮靠性的原则，尽量选用成 熟可靠的元器件，先满足功能上的要求，再进行优化设计。 总之，乳化液泵站的设计要充分利用国外的先进理念和研 究成果，结合我国的制造工艺水平，开发出满足高产高效 综采t 作面使用的泵站系统，实现替代进口产品的目标。 5 结语 我困的矿用乳化液泵站制造水品与国外的差距是客 观存在的，我们应该充分利用后发优势。从高起点人手，消 化吸收闰外的先进技术，尽快缩短问世界先进国家在矿用 乳化液泵站制造水平上的差距。同时借助于国内煤矿快速 发展的需求，利用近几年来国内矿用电气发展的成果，结 合我国实际国情，研制出具有世界先进水平的乳化液泵站 系统，为实现我国高产高效长距离综采工作面集中控制打 下坚实的基础。 参考文献 【1 J 贺天才等．乳化液泵站的智能控制研究Ⅱ】煤矿机电， 2 0 0 4 ， 5 ． 【2 1 李曼等．乳化液泵站自动监控系统的研究与开发田．煤矿 机电，2 0 0 5 ， 9 ． 【3 1 华仕容等．基于s 3 c 4 4 B o 的乳化液泵智能监控系统Ⅱ】． 煤矿机械，2 0 0 7 。 1 ． 万方数据 矿用乳化液泵站的现状及发展趋势矿用乳化液泵站的现状及发展趋势 作者袁利才， Yuan Licai 作者单位煤炭科学研究总院太原研究院,山西太原,030006 刊名 山西煤炭管理干部学院学报 英文刊名JOURNAL OF SHANXI COAL-MINING ADMINISTRATORS COLLEGE 年，卷期2009，223 被引用次数0次 参考文献3条参考文献3条 1.贺天才 乳化液泵站的智能控制研究[期刊论文]-煤矿机电 200405 2.李曼 乳化液泵站自动监控系统的研究与开发 200509 3.华仕容 基于S3C4480的乳化液泵智能监控系统 200701 本文链接 授权使用程时星wfxakjdx，授权号c780aa6e-e8ef-4e2d-8ba3-9eba00e777c2 下载时间2011年4月3日