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

杜彦平

陕煤集团神南产业发展有限公司 陕西神木 719300

摘要：乳化液泵站为工作面液压支架提供了液压动力，是整个综采工作面液压系统的关键。本文论述了矿用乳化液泵站的现状及发展趋势。

关键词：乳化液泵站；现状；发展趋势

乳化液泵站用于将动力乳化液输送到综采工作面液压支架、工作面单体液压支柱等设备上，由乳化液泵组与乳化液箱组成。此外，矿用乳化液泵站是煤矿井下现代化高产高效综采工作面关键设备之一，也是保障综采工作面安全可靠运行的重要动力单元。

1 乳化液泵站简介

乳化液泵站是用来向综采工作的液压支架或普采工作面的单体液压支柱输送压力液体的动力设备。它主要由乳化液箱和乳化液泵组(两组)及液压控制系统组成。在选择泵站时主要的指标是满足液压支架所要求的泵站工作压力，以保证支架有足够的初撑力。另外，为保证液压支架的升降和工作面的支护速度，乳化液流量也是一个重要的因素。目前泵站的乳化液流量有逐渐向大流量发展的趋势，以获得较高的支护速度。

2 国际上主流矿用乳化液泵

（1）雷波。英国制造的雷波乳化液泵站控制系统在系统结构上主要采用分布式的方式来进行对控制系统的操作，对每一个泵站都可进行两种模式的切换操作，即自动、手动操作模式。在系统功能方面，雷波乳化液泵站的控制系统主要负责对系统的启动和停止，同时也负责对控制系统进行监控和检测，具体的控制内容由集中系统控制和本地系统控制等构成。

（2）卡马特。德国制造的卡马特乳化液泵站控制系统在系统结构方面利用BUS总线进行11泵3箱的管理、监控和检测。每一台泵站都可在本地进行锁定，从而使控制站无法对其进行控制。同时也可在泵站的控制系统上设置具体参数，对乳化液泵站控制系统的运行进行自动控制。在系统功能方面，德国的卡马特乳化液泵站控制系统利用带有显示屏的微处理器终端进行管理，只需操作终端上的系统就可对其进行开启和停止的操作。

（3）豪辛柯。德国制造的豪辛柯乳化液泵站控制系统的系统结构方面主要由集散式的控制模式对乳化液泵站进行控制和管理。控制系统对乳化液泵站的七泵两箱进行相关的控制。在系统功能方面采用的单泵控制模式，即一台泵运行的同时不能启动其他的泵，同时具备自动控制、紧急停止的控制系统。

3 我国乳化液泵站的现状及发展趋势

（1）乳化液泵站的组成。我国乳化液泵站由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全阀和液控的机械卸载阀，根据工作面对乳化液的需要实现乳化液泵压力的自动调整。根据泵的流量大小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。

（2）乳化液泵的技术现状。我国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80、125、160、200、250、315、400、450、500、550等。大流量乳化液泵大多采用卧式五柱塞结构，本文以使用较广泛的400泵为例，介绍国产乳化液泵的主要特点。

该型泵额定压力31.5MPa，额定流量400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飞溅润滑。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。排液管一侧装有安全阀，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。

（3）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，部分厂家和高校在研制泵站的保护系统上取得了一些技术成果。但功能还不完善，目前都还没有推广应用。在新材料的使用上，我国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。

4 国外乳化液泵站的现状及发展趋势

（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组成，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实现一台泵到三台泵同时供液，以满足综采工作面对乳化液流量大范围变化的需求，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；每台控制箱都可显示系统参数。

（2）国外乳化液泵的技术现状。国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、可靠性入手，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，减少了人为的误操作，为高产高效综采机械化工作面中央集中控制打下了基础。

（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。最大可由三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430升/分，供给综采工作面的最大流量可达到1290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。其发展趋势为：采用吸排液阀同侧布置，提高了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。

5 国产高性能乳化液泵站的开发思路

为使我国乳化液泵站设计制造水平上一个新的台阶，利用国内引进先进设备的良好机遇，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、高可靠性的原则，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工作面使用的泵站系统，以实现替代进口产品的目标。

参考文献：

[1]MT/T188.1.煤矿用乳化液泵站[S]．

[2]任伟.国外主流矿用乳化液泵站控制系统的介绍[J].煤矿开采，2015(05)．

[3]袁利才．矿用乳化液泵站的现状及发展趋势[J]．山西煤炭管理干部学院学报，2015(03)．