乳化液箱气动自动供液控制装置应用与优化

任 浩，张 强

（1.晋煤集团技术中心，山西晋城 048006；2.山西晋煤集团技术研究院有限责任公司，山西晋城 048006）

0 引言

目前，国内矿井装备的乳化液自动补液装置主要分为电控和气控两种主要的控制方式。电控自动补液装置，具有系统精确度高、系统稳定、可视效果好等优点，但其安装复杂、不便于维修、使用成本高，对高瓦斯、高突出矿井的使用具有一定的局限性[1]。气控自动补液装置具有结构简单、便于维修、性能可靠、安全性能好、使用成本低等特点。

传统条件下，乳化液箱的水通过人工添加，浪费了大量的时间，如果出现泵站维修等特殊情况，则会出现乳化液箱内的供液被吸空，气体进入供液管内，导致液压系统不能正常运行，并且乳化液箱被吸空后，通过人工进行补水、补油，不能准确控制配比，导致乳化液浓度发生变化，对采面的生产造成极大的安全隐患[2]。气动自动供液控制装置可直接对液箱内乳化液的液位进行实时监控，做到低液位及时添加乳化液，高液位及时停止补液，使泵箱内乳化液总量始终保持在允许范围以内，从而防止因乳化液液面过高溢出，造成资源浪费；过低导致泵站吸空，影响乳化液泵的安全运行及工作面的正常生产[3]。

1 气动自动供液控制装置

乳化液箱气动自动供液控制装置通过气动控制理论分析、气动控制系统设计、壳体及元器件优化设计、样机测试、井下试验等步骤进行实施。在样机组装测试和井下试验的基础上，对装置进行进一步优化，使其满足在不同工作环境和状态下运行可靠、灵敏[4]。

该装置主要由液位气动自动检测系统和乳化液自动配液系统两部分构成。整个系统结构如图1所示。

图1 气动自动供液控制装置系统结构图

2 工作原理

乳化液箱气动自动供液控制装置采用气动方式对液位进行实时监控，通过控制气控阀门的开启和关闭，实现隔膜泵的启停。装置的气动液位控制回路通过感应探头处微小的液压信号来判断液位状态，液位控制范围通过改变“高”、“低”2个检测管探头的位置来设定[5]。在液位超过和低于预先设定的范围时，通过气控阀自动将隔膜泵关闭和开启，从而实现低液位运行补液、高液位停止工作的自动补液功能。其原理图如图2所示，具体工作过程如下。

（1）当低液位探头处液体压力小于系统微压时，系统微压通过两个液位探头泄压，无法打开常闭气动隔膜阀，排水系统不工作；给液装置中，气动隔膜阀同样无法打开，但气源可以通过新增的两位三通阀，使给液系统工作。

图2 气动自动供液控制装置原理图

（2）当液位上升至高、低两个液位探头中间时，由于两探头之间的两位三通阀连通，系统微压从高液位探头处泄压，工作状态不变。

（3）当液位高于高液位探头且液体压力大于系统微压时，常闭气动隔膜阀动作打开，排水装置开始工作。给液装置中，则将2个两位三通阀同时关闭，给液系统停止工作。

（4）当液位下降至高、低2 个液位探头中间且低液位探头处液体压力大于系统微压时，气动隔膜阀不动作，工作状态不变。

（5）当低液位探头处液体压力小于系统微压时，系统微压释放，气动隔膜阀恢复关闭状态，排液装置停止工作，给液装置开始补液。

气动自动供液控制装置内部结构如图3 所示。在水路和乳化油两路分别布置一个气动阀3和14，气动阀3的进口依次连接调压阀1和水流量计2；乳化油通过气动阀14实现隔膜泵10的开启和关闭；气源的另一路风管经过调压阀13和汽水分离器12 后，通过风管三通分别连接两位三通阀6 和隔膜阀7；隔膜阀7的侧接口和液位探测器的“L”口相连，“H”口和两位三通阀8相连[6]；调压器10的进气端通过2个气管三通分别和汽水分离器12、两位三通阀6 和隔膜阀7 相连；隔膜泵10抽出的乳化油经过节流阀5、面板式流量计4和减压后的水通过液管三通进入乳化液油箱。

图3 气动自动供液控制装置结构图

液位探测器9 通过感应探头处微小的液压信号来判断液位状态，通过气控阀3 实现水路的流通与切断，通过气控阀14 实现隔膜泵的开启和关闭，从而实现液位的实时监测和自动补给。

3 性能特点

乳化液箱气动自动供液控制装置主要由取得煤矿矿用产品安全标志的BQG-70/0.2 气动隔膜泵组成，性能安全稳定，通过U 型销将液管及其配件相连接，连接件互相不会摩擦，避免了火花的产生，解决了在高瓦斯、高突出矿井的安全使用问题，对煤矿的安全生产起到了重要作用[7]。

乳化液箱气动自动供液控制装置使用非常方便。使用时，打开气体和液体阀门，系统开始运行，当乳化液加至指定最高位置时，装置工作状态改变，停止加液[8]。整个系统运行过程中只需操作人员打开阀门就，无需复杂的操作。

4 安装方法

（1）将装置平放至泵站液箱旁边或悬挂于液箱一侧。

（2）将矿井风管、水管和乳化油管分别与箱体外侧的管口相连接。

（3）将高低液位的2 个探头依据液箱所需要保持液位的高度，利用探管上的螺栓分别固定，并将探管悬于乳化液泵箱上方[9]。

（4）将高低液位探头连接的气管分别插入装置箱体的对应位置，将气管固定牢固。

5 结束语

该项目在某矿成功推广应用，有效地杜绝了综采工作面乳化液泵站吸空现象的发生，同时其自动补液的功能可将原来的专职顶岗泵站司机变为兼职巡检人员，减少了人力；另外，装置自带的乳化液配液系统，可有效保证在乳化液浓度达到要求的情况下减少乳化油的消耗，减少生产成本，操作工序更加简单方便，生产效率得到了极大提高，进一步保障了煤矿的安全生产。