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商務(wù)合作:15867725552@163.com一、概述? 乳化液壓系統(tǒng)以其安全性能好、傳輸功率大、傳輸距離遠(yuǎn)、介質(zhì)成本低、使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)已被煤礦及各類(lèi)非煤礦山普遍用作綜采支架和單體液壓支柱的液壓源,而且,隨著礦山其他新型液壓裝備(如液壓鑿巖臺(tái)車(chē)、液壓裝載機(jī)、液壓鉆機(jī)、液壓操車(chē)系統(tǒng)、巷道液壓支架等)的推廣應(yīng)用,它將如供電系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)一樣,成為礦井又一主要?jiǎng)恿υ?,其?yīng)用前景十分廣闊。目前,
一、概述?
乳化液壓系統(tǒng)以其安全性能好、傳輸功率大、傳輸距離遠(yuǎn)、介質(zhì)成本低、使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)已被煤礦及各類(lèi)非煤礦山普遍用作綜采支架和單體液壓支柱的液壓源,而且,隨著礦山其他新型液壓裝備(如液壓鑿巖臺(tái)車(chē)、液壓裝載機(jī)、液壓鉆機(jī)、液壓操車(chē)系統(tǒng)、巷道液壓支架等)的推廣應(yīng)用,它將如供電系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)一樣,成為礦井又一主要?jiǎng)恿υ?,其?yīng)用前景十分廣闊。目前,大多數(shù)礦井仍然采用傳統(tǒng)的“一面一站”分散式供液方式,即在每個(gè)采面設(shè)置一個(gè)乳化泵站,每個(gè)站配置“兩泵一箱”,通過(guò)供回液管路連通工作面液壓支護(hù)設(shè)備,形成獨(dú)立的供液系統(tǒng)。實(shí)踐證明,這種供液方式存在使用設(shè)備多、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差、設(shè)備耗電多、對(duì)泵站維護(hù)管理困難等弊端。為克服這些弊端,近幾年,國(guó)內(nèi)部分設(shè)備廠(chǎng)家和煤礦探索采用地面集中供液技術(shù),并研制出配套產(chǎn)品—“地面集中供液自動(dòng)控制系統(tǒng)”,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用,取得了很好的應(yīng)用效果。目前,該項(xiàng)技術(shù)已在湖南、貴州各煤礦得到廣泛推廣應(yīng)用,被使用單位譽(yù)為礦山最節(jié)能和最實(shí)用的新型技術(shù)。?
二、地面集中供液技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)?
地面集中供液技術(shù)的顯著特點(diǎn)是“以地面泵站代替井下泵站”和“以一個(gè)泵站代替多個(gè)泵站”。乳化泵站設(shè)置在礦井井口工業(yè)廣場(chǎng),泵站安裝2臺(tái)乳化泵(一用一備),配套安裝向井下供液的供回液管路,泵站通過(guò)供回液管路與井下各采煤工作面用液設(shè)備連通。乳化泵將乳化液加壓后通過(guò)供液管路送至井下各用液設(shè)備,低壓乳化液(回液)則通過(guò)輔助加壓裝置及回液管路回收至地面乳化泵站,形成閉式循環(huán)系統(tǒng)。泵站的自動(dòng)配液系統(tǒng)根據(jù)井下用液損失量的多少,將乳化油與水按比例配制成乳化液,自動(dòng)向供液系統(tǒng)補(bǔ)充乳化液。?
與分散式供液方式比較,地面集中供液方式主要具有以下顯著特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):?1.利用各工作面支護(hù)設(shè)備為間隙性用液特點(diǎn)和大系統(tǒng)供液的流量、壓力的均衡作用,全礦井僅需運(yùn)行一臺(tái)乳化泵就能滿(mǎn)足各工作面用液,且乳化泵的單機(jī)容量與原分散式供液系統(tǒng)單機(jī)容量基本相等,這樣就大大地減少了全礦井乳化泵安裝臺(tái)數(shù)和運(yùn)行臺(tái)數(shù)(一般情況下可減至原來(lái)的50%以下),節(jié)約了設(shè)備初期投資,降低了運(yùn)行成本。?
2.泵站采用了變頻和自動(dòng)控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了“按需供液”和“恒壓供液”,消除了乳化泵的空載和半空載運(yùn)行狀態(tài),乳化泵一般以0~10HZ的極低轉(zhuǎn)速運(yùn)行就能滿(mǎn)足供液要求,其機(jī)械、電氣沖擊和機(jī)械磨損大大減少,故障率降低,其使用壽命提高6~10倍,系統(tǒng)的綜合節(jié)電率達(dá)到80%以上。?
3.實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)配液,提高了乳化液質(zhì)量。自動(dòng)配液系統(tǒng)可根據(jù)所需要的濃度和用液量進(jìn)行自動(dòng)配液,克服了人工手動(dòng)配液存在的濃度控制不準(zhǔn)確、不均勻和產(chǎn)生油水浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí),在地面進(jìn)行集中配液,其水質(zhì)可得到保證,這對(duì)保護(hù)支護(hù)設(shè)備和供液設(shè)備本身十分有利,設(shè)備的大修理周期和使用壽命可延長(zhǎng)1~3倍。?
4.乳化泵站安裝在地面,采用一般型設(shè)備就能滿(mǎn)足要求,降低了設(shè)備初期投入成本。同時(shí),地面泵站的安裝和維護(hù)保養(yǎng)十分方便,設(shè)備運(yùn)行環(huán)境好,提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性,降低了設(shè)備安裝和運(yùn)行管理成本。?
5.實(shí)現(xiàn)了乳化泵全自動(dòng)控制,不需要設(shè)專(zhuān)人職守,減少了礦井輔助用工,降低了人員和設(shè)備安全事故發(fā)生幾率。?
6.為礦井高效生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。主要體現(xiàn)在以下方面:?
(1)集中供液利用“大系統(tǒng)”供液的均衡作用,并通過(guò)采取對(duì)供液系統(tǒng)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制和加裝蓄能裝置等措施,保證了供液壓力恒定,使支護(hù)設(shè)備初撐力穩(wěn)定,有利于工作面頂板管理。?
(2)礦井需要增加或改變用液地點(diǎn)時(shí),只需將供液管連通即可,避免了供液系統(tǒng)的拆裝和搬運(yùn),簡(jiǎn)化了工作流程,節(jié)省了人力物力,提高了工作效率。?
(3)避免了乳化泵站運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的油污、熱量、噪音和廢氣對(duì)井下環(huán)境的影響,改善了礦井文明生產(chǎn)條件。?
7.乳化泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)可納入礦井集中控制中心進(jìn)行集中監(jiān)控,為提高礦井自動(dòng)化水平創(chuàng)造了條件。?
三、節(jié)電原理及效果分析?
采用集中供液能夠獲得顯著的節(jié)能效果,主要在于兩個(gè)方面:一是乳化泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)和容量?jī)H為原分散式供液方式的幾分之一,故其用電量也降為原來(lái)的幾分之一;二是加裝變頻自動(dòng)控制后,消除了乳化泵空載或半空載運(yùn)行,提高了乳化泵的運(yùn)行效率,與工頻運(yùn)行比較,再節(jié)電70%。下面通過(guò)一實(shí)例計(jì)算來(lái)說(shuō)明其節(jié)電原理:?
某煤礦為年產(chǎn)60萬(wàn)噸的礦井,正常有2個(gè)綜采工作面生產(chǎn),原采用分散式供液系統(tǒng),在井下設(shè)置了兩個(gè)乳化供液泵站,每個(gè)泵站安裝BRW200/31.5型乳化泵2臺(tái)(一用一備),單臺(tái)電機(jī)功率為125KW。2012年,該礦將井下供液系統(tǒng)升級(jí)改造為地面集中供液系統(tǒng)。改造后,地面泵站安裝BRW200/31.5型乳化泵2臺(tái)(一用一備)。項(xiàng)目共投入改造資金180萬(wàn)元。節(jié)電情況分析如下:?
1.原有2個(gè)分散式供液系統(tǒng)的用電量情況?
????根據(jù)煤礦作業(yè)的特點(diǎn),綜采工作面乳化泵每小班運(yùn)行時(shí)間一般為7小時(shí),其中乳化泵的實(shí)際滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間不到1小時(shí),空載運(yùn)行時(shí)間達(dá)6個(gè)多小時(shí)。用電量計(jì)算如下:?
(1)乳化泵空載運(yùn)行時(shí)的用電量可按下式進(jìn)行計(jì)算:?W1=kn1tN1T(kwh)?
式中:W1-乳化泵空載運(yùn)行時(shí)消耗的電量kwh;?
?????k-乳化泵空載運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷率,根據(jù)實(shí)際測(cè)定為k=0.6;??????n1-每天作業(yè)小班數(shù),n1=3;?
?????t-乳化泵每小班空運(yùn)行時(shí)間,t=7-1=6h;?
?????N1-分散式供液方式運(yùn)行乳化泵電機(jī)額定總功率,N1=250kw;??????T-乳化泵年工作天數(shù),T=330;?
將以上數(shù)據(jù)代入上式得空載用電量:?W1=0.6×3×6×330×250=891000(kwh)?
(2)乳化泵滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的用電量按下式進(jìn)行計(jì)算:?W2=K1n1t1TN1?(kwh)?
式中:?W2-乳化泵滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)消耗的電量kwh;?
K1-電機(jī)滿(mǎn)載運(yùn)行負(fù)荷率,取K1=0.85;??????t1-乳化泵工作運(yùn)行時(shí)間t1=1h;?
其他符號(hào)同前。?將數(shù)據(jù)代入得:W2=0.85×3×1×330×250=210375(kwh)?(3)年總用電量?
W=W1+W2=891000+?210375=1101375(kwh)?2.采用集中供液方式后的用電情況?
???采用集中供液方式后,全礦井僅運(yùn)行1臺(tái)乳化泵,其功率為125KW。由于實(shí)現(xiàn)了“按需供液”,?乳化泵在井下不用液時(shí)不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn),即無(wú)空和半空載運(yùn)行損耗。根據(jù)實(shí)際測(cè)試,乳化泵運(yùn)行的平均負(fù)荷率為0.2以下(這里取0.2)。其年用電量按下式計(jì)算:?
W3=k2n1t2TN2(kw)?
式中:W3-采用集中供液后,乳化泵年消耗電能kwh;???K2-乳化泵的平均負(fù)荷率,經(jīng)測(cè)定為0.2以下;?
t2-乳化泵每小班運(yùn)行時(shí)間,t=7h;?N2-集中供液運(yùn)行乳化泵功率,N2=125kw;????其他符號(hào)同前。?
將以上數(shù)據(jù)代入得:?
W3=0.2×3×7×330×125=173250(kwh)?3.年節(jié)約電量及節(jié)電率?年節(jié)電量為:?
ΔW=W-W3=1101375-173250=928125(kwh)?節(jié)電率為:?
ξ=ΔW/?W=928125/1101375=84.3%?四、應(yīng)用現(xiàn)狀?
2002年,湖南省白沙礦務(wù)局機(jī)電技術(shù)人員為解決井下分散式供液存在的弊端,在進(jìn)行了大量探索和研究基礎(chǔ)上,首次提出將井下分散式供液系統(tǒng)改為地面集中供液的方案,并在湖南省白山坪煤礦建成了我國(guó)第一個(gè)地面集中供液系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)逐步完善和改進(jìn),達(dá)到了比較理想的應(yīng)用效果。此項(xiàng)技術(shù)得到了國(guó)家和湖南省煤炭行業(yè)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的肯定和重視,并于2003年獲得了國(guó)家技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)利證書(shū)。十多年來(lái),該項(xiàng)技術(shù)在湖南、貴州等省各煤礦得到了逐步推廣應(yīng)用。由于初期開(kāi)發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品未能解決乳化液的回收循環(huán)使用、超高壓乳化液遠(yuǎn)距離輸送和乳化液自動(dòng)配液等問(wèn)題,故僅用于對(duì)單體液壓支柱工作面供液,其應(yīng)用范圍受到了限制。隨著煤礦采掘機(jī)械化的發(fā)展,目前,大多數(shù)煤礦特別是大中型煤礦以綜采工藝為主,因此,研究解決適用于綜采或綜普采混合型礦井的集中供液系統(tǒng)(下簡(jiǎn)稱(chēng)“綜合集中供液系統(tǒng)”)是重點(diǎn)和發(fā)展方向。2009年以來(lái),湖南星奧信息技術(shù)有限公司與湘煤集團(tuán)進(jìn)行技術(shù)合作,對(duì)煤礦集中供液存在的技術(shù)難題進(jìn)行了攻關(guān),取得了重點(diǎn)突破,成功解決了低壓乳化液回收利用、高壓乳化液遠(yuǎn)距離輸送和乳化液自動(dòng)配液等難題,并率先在貴州的義忠、神仙坡、晉家沖等煤礦建成了地面綜合集中供液系統(tǒng),取得了很好的應(yīng)用效果,為在煤礦全面推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)提供了經(jīng)驗(yàn)。目前,該項(xiàng)技術(shù)已在貴州省各煤礦得到迅速推廣使用。?
隨著這項(xiàng)技術(shù)的成熟和在煤礦推廣應(yīng)用的范圍擴(kuò)大,部分非煤礦山借鑒煤礦經(jīng)驗(yàn),探索該項(xiàng)技術(shù)在非煤礦山的應(yīng)用途徑。湖北省恩施州的磺廠(chǎng)坪礦業(yè)公司率先引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù),在該公司所屬磺廠(chǎng)坪硫鐵礦建立地面集中供液系統(tǒng)。該礦為中型礦井,最多時(shí)達(dá)10個(gè)工作面同時(shí)生產(chǎn),若采用分散式供液方式,則需在井下建10個(gè)乳化泵站同時(shí)供液,運(yùn)行設(shè)備容量達(dá)370Kw。實(shí)現(xiàn)地面集中供液后,由1個(gè)泵站供液,僅運(yùn)行一臺(tái)乳化泵,電機(jī)功率為55Kw,每年節(jié)電達(dá)97萬(wàn)Kwh。由此可見(jiàn),該項(xiàng)技術(shù)在非煤礦山同樣獲得十分顯著的應(yīng)用效果。?五、必須糾正幾個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)或偏差?
在推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中,往往存在著以下認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)或偏差,筆者在此進(jìn)行分析和說(shuō)明:?
問(wèn)題一:對(duì)于老礦井而言,其開(kāi)采范圍大,供液距離遠(yuǎn),需鋪設(shè)的管路長(zhǎng),則一次性投入成本會(huì)過(guò)高,且日后管路維護(hù)量大。?
分析和說(shuō)明:目前,大多數(shù)老礦井開(kāi)采半徑達(dá)到數(shù)千米,深度達(dá)數(shù)百米甚至超過(guò)1千米,供液管路的鋪設(shè)長(zhǎng)度固然較長(zhǎng),但這一因素并不對(duì)實(shí)現(xiàn)集中供液帶來(lái)大的影響。因?yàn)楣ぷ髅嬷ёo(hù)設(shè)備為間隙性用液,用液量并不多,而液壓管路中供液壓力至少在10兆帕以上,因而供液管路采用小管徑鋼管就能滿(mǎn)足使用要求。一般情況下,一個(gè)年產(chǎn)200萬(wàn)噸級(jí)的礦井,所先主管路管徑(外徑)不會(huì)超過(guò)60mm。另外,供液管路采用礦用K型快速接頭連接,其拆、裝、運(yùn)均十分方便,連接十分可靠,基本不發(fā)生漏液現(xiàn)象。經(jīng)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)使用情況統(tǒng)計(jì),供液管路使用壽命至少在20年以上,安裝每米管路的總價(jià)不超過(guò)50元,整個(gè)管路系統(tǒng)投入在50萬(wàn)元左右,管路基本上免維護(hù),與采用分散式供液比較,是一個(gè)真正意義上的“一勞永逸”項(xiàng)目。?
問(wèn)題二:在進(jìn)行遠(yuǎn)距離供液時(shí),乳化液壓降一定很大,將使支架的初撐力下降。?
分析和說(shuō)明:工作面支護(hù)作業(yè)時(shí)均為間隙性用液,其用液量并不大,在流過(guò)管路流量不大的情況下,則管路損失也就不大,相對(duì)于所輸送的高壓乳化液壓力來(lái)說(shuō),其損失基本可以忽略。同時(shí),根據(jù)連通器原理,在支架活柱伸出,其頂端接觸到頂板巖石后,供液系統(tǒng)流量即等于零,其供液系統(tǒng)壓力立即回升到設(shè)定壓力,因此,不存在管路壓力降的問(wèn)題。事實(shí)上,乳化供液系統(tǒng)中供液管徑選擇的大小僅影響支架活柱的升降速度,而與供液距離的遠(yuǎn)近和壓力損失無(wú)關(guān)。實(shí)際中,供液管路長(zhǎng)度一般可達(dá)10Km以上。?
問(wèn)題三:在供液距離遠(yuǎn),泵站與工作面綜采支架高差大的情況下,不能實(shí)現(xiàn)回液,且在回液時(shí)使綜采支架動(dòng)作受干擾。?
分析和說(shuō)明:對(duì)綜采工作面,主要采用鋪設(shè)回液管路的方式進(jìn)行回液(單體液壓支柱支護(hù)時(shí)不進(jìn)行回液)。當(dāng)?shù)V井垂直深度超過(guò)200m時(shí),如果單獨(dú)采用回液管自然回液的方式,將造成回液管路中背壓過(guò)大而影響支架的動(dòng)作,必須在回液管路中加裝“回液加壓裝置”,將回液通過(guò)加壓裝置排至地面泵站乳化箱,消除了回液管中的背壓,不會(huì)影響支架各部分動(dòng)作。?
問(wèn)題四:在既有綜采又有普采的礦井中,各工作面所需壓力是不同的,集中供液將不能兼顧各工作面壓力。?
分析和說(shuō)明:集中供液時(shí),泵站的出口壓力是按滿(mǎn)足井下所需最高壓力用液點(diǎn)條件設(shè)定的,當(dāng)某一用液點(diǎn)需要較低的壓力時(shí),則在相應(yīng)供液各支管上安裝壓力調(diào)節(jié)裝置,將支管壓力調(diào)節(jié)為該用液點(diǎn)所需壓力,保證各用液點(diǎn)的壓力均滿(mǎn)足使用要求。?六、應(yīng)用前景分析?
該項(xiàng)技術(shù)具有以下推廣應(yīng)用條件:一是具有極其廣闊的適用范圍。該項(xiàng)技術(shù)不僅適用于煤礦,也適用于各種非煤礦山,不僅適用于采用普采工藝的礦井,也適用于綜采和綜普采混合型礦井。據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)井工礦井有幾萬(wàn)多個(gè),為其提供了極其廣闊的應(yīng)用天地。?
二是其突出的實(shí)用效果決定其具有很高的推廣價(jià)值,將受到廣大礦山企業(yè)的青睞。采用該項(xiàng)技術(shù),單個(gè)礦井年節(jié)電量達(dá)幾十至幾千萬(wàn)Kwh,年節(jié)約設(shè)備的購(gòu)置和運(yùn)行費(fèi)達(dá)數(shù)萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)元,將成為礦山最有效的節(jié)能降耗項(xiàng)目。?
三是項(xiàng)目符合國(guó)家節(jié)能減排大環(huán)境。國(guó)家節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃是要求礦山企業(yè)在2011年~2015年內(nèi)實(shí)現(xiàn)比2010年能耗下降21%,并要求“對(duì)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)施變頻調(diào)速、永磁調(diào)速、無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙?jié)能改造,優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行和控制,提高系統(tǒng)整體運(yùn)行效率”。實(shí)現(xiàn)礦井集中供液是落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排政策和要求的具體體現(xiàn)。目前,該項(xiàng)技術(shù)已得到國(guó)家煤炭協(xié)會(huì)節(jié)能辦的關(guān)切和重視,將重點(diǎn)推介為煤礦節(jié)能新型技術(shù)。?
四是順應(yīng)了礦山機(jī)械化、液壓化的發(fā)展方向。目前,液壓系統(tǒng)正大量應(yīng)用于礦山,除常用的綜采液壓支架(含滑移支架)、單體液壓支柱外,液壓鑿巖臺(tái)車(chē)、液壓裝載機(jī)、液壓鉆機(jī)、液壓操車(chē)系統(tǒng)、巷道液壓支架、液壓自動(dòng)風(fēng)門(mén)、液壓安全擋等也在礦山得到逐步推廣應(yīng)用。乳化液壓系統(tǒng)不僅具有油壓系統(tǒng)所有的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外,而且克服了介質(zhì)成本高,因容易泄漏而造成維護(hù)量大、維護(hù)成本高的缺陷,因此它更加適合礦山井下特殊的使用環(huán)境,已形成以乳化液壓系統(tǒng)取代油壓系統(tǒng)的趨勢(shì)。另外,建立地面集中供液系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)“按需供液”,在不增加乳化泵空載電耗的情況下,可保證供液系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)供液,為那些需隨時(shí)用液設(shè)備(如液壓自動(dòng)風(fēng)門(mén)、液壓安全擋等)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用加快了礦山機(jī)械液壓化的推進(jìn)速度。?
五是為礦井乳化供液系統(tǒng)納入礦井自動(dòng)化集中監(jiān)控創(chuàng)造條件。目前,礦山自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)全礦井設(shè)備的集中監(jiān)控,而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是各單臺(tái)設(shè)備(或單一系統(tǒng))必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。礦井集中供液系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了泵站全自動(dòng)化控制,為納入礦井自動(dòng)化集中監(jiān)控創(chuàng)造了必要條件。?
通過(guò)以上分析,地面集中供液技術(shù)具有很好的推廣應(yīng)用條件和發(fā)展前景,可以預(yù)見(jiàn),它將迅速被廣大礦山企業(yè)推廣應(yīng)用,成為礦山供液技術(shù)的發(fā)展主流。
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