第２期 铁法科技 ２００８年１２月 乳化液自动配比的方案对比与选择 生产技术部 李殿斌 摘 要 通过对综采工作面乳化液泵站乳化液自动配比技术可性行的理论分析，探讨不同的配比方 式及存在的优缺点。经对比分析选择适用性最佳、最能满足现场需要的方案，并对该方案进行原理设计， 保证设计出的乳化液配比装置能满足《煤矿安全规程》及标准化对这项工作要求的阐述。达到现场最佳 的应用效果。 关键词 乳化液 自动配比 可行性探讨 装置研制 合理配比浓度，这是乳化液自动配比的可行性探讨 １ 问题的提出 及研制配比装置所要解决的问题。 乳化液泵站是综采机械化、高档普采及炮采工 作面主要的液压动力源装置，它的性能直接影响着 ２ 方案对比 采煤面效能的发挥。目前对乳化液泵站的性能要求 ２．１ 基于调转速比原理的方案 趋于高可靠性、大流量，以此来提高工作面的循环进 ２．１．１ 理论依据 度，促进高产、高效工作面的发展。但是，在重视乳 选择定量水马达的排量ｑ。（Ｌ／ｒ）不变，选择定 化液泵站性能的同时，还应该高度重视乳化液的配 量液压泵的排量ｑ。（Ｌ／ｒ）不变。根据马达理论流量 比浓度问题，《煤矿安全规程》第六十七条（十二）款 Ｑｌ—ｑ１ｎｌ（Ｌ／ｍｉｎ）， 阐述“乳化液的配制、水质、配比等，必须符合有关要 １３．１： ＝一 （１）Ｌｌ Ｊ 求。泵箱应设自动给液装置，防止吸空。”这里所说 — ｑ１ 的配比是指乳化液的配比浓度达到３～５ 的要求， 式中ｎ１——马达转速，ｒ／ｍｉｎ。 才能满足有效地传递液压动力源，保证液压执行原 根据液压泵理论流量Ｑ。一ｑ。ｎ （Ｌ／ｍｉｎ），取液 件的润滑及防锈效果。目前，各矿综采面基本实现 压泵的容积效率为０．８５则液压泵的实际流量Ｑ３— 了自动给水，人工注入乳化液的方式来完成乳化液 ０．８５Ｑ２，则 浓度的配比，靠搪量计检测浓度的大小，这种方式不 ｎ２＝鲁一一—— ０．８５ｑ２ （２ｚ）’ 仅耗时、耗力，同时很难保证乳化液的浓度，经现场 式中ｎ２——液压泵转速，ｒ／ｍｉｎ。 检查发现，多数泵站排出的乳化液浓度低，加速了液 用（１）／（２）简化得： 压原件的锈蚀及液压原件密封损坏，增加检修成本， ＝ 有些部件甚至报废，造成很大的经济损失，工作面频 Ｇ ｎ２ ｌ Ｑ３ ㈣一 繁更换液压元件对安全带来不利影响。怎样排除在 取乳化液的配比浓度为５ ，即Ｑ ／Ｑ３—９５／９ 乳化液配比过程中人为的干预因素，保证乳化液的 一ｌ９，则（３）式可以简化为 ・ ３８ ・ 第２期 ：铁１６．１５×垒 ｑｌ 法（４） 科技 ２００８年１２月 加动力源，液压原件少，组装方便。缺点：受矿井压 力水及流量的影响较大，系统工作的可靠性差，仅适 用小流量的补充乳化液时使用。 ２．２调整流量原理 ｎｚ 根据公式（４）的结论，如果Ｑ 、Ｑ２确定，则马达 和油泵的速比为一定值，选择调速机构能满足这一 速比的减速器（增速器）就能实现流量的配比，满足 乳化液５％的要求。例如：选一个排量ｑ 一５０Ｌ／ｒ ２．２．１ 理论依据 的水马达，选一个排量 一５Ｉ ／ｒ的液压泵，调速器 的速比值ｎ ／ｎ。＝１６．１５×５／５０—１．６１５。所以，改 变调速器的速比值（最理想方式是实现无级调速）， 可以适应不同排量的马达及油泵。 ２．１．２ 设计原理 自动配比装置的设计原理如图（１）所示，动力源 靠矿井自然压力通向工作面的静压力水通过截止阀 １、水过滤器２、减压阀３、二位二通阀４，推动水马达 ９旋转，水马达通过调速机构带动一个油泵旋转，油 泵从乳化液油箱５中吸取乳化液油排到乳化泵箱８ 中，同时水马达排出的水量也排到乳化液箱中和油 泵排出的乳化液油混合形成乳化液。水马达、油泵 的排量一定时，依靠调速机构改变水马达、油泵的转 速，则能实现不同的流量，达到所需的配比浓度。 图１ 调转速比液压原理图 １——截止阀，２——过滤器（４０目）；３——减压阀２．５ＭＰａ； ４——二位二通阀，５——乳化油箱；６——过滤器（１００目）； ７——乳化泵箱控制二位二通阀水漂｝８——乳化泵箱； ９——水马达，１Ｏ——乳化油泵 ２．１．３ 优、缺点 优点：原理简单可行，体积小，重量轻，不需要外 选择型号相同的双连齿轮泵排量ｑ相同，转速 ｎ相同。如图２所示：设泵１２的流量为Ｑ。，吸乳化 液油泵１３的流量为Ｑ２，则Ｑ 一Ｑｚ，即Ｑｔ／Ｑｚ一１。 根据图（２）所设计的液压系统原理，应该使Ｑ ／ Ｑ ＝ｌＯ０／５才能满足配比的要求。所以，安装乳化 液油流量调节阀１８控制排出到水管路的乳化液油 的流量，满足设计配比浓度的要求。 ２．２．２ 设计原理 自动配比装置的设计原理如图（２）所示，动力源 由乳化液泵提供。 １）储油系统。先关闭配液系统截止阀１０，打 开储油系统截止阀３和８，由乳化液泵输入的高 压乳化液经管路输入口１、先导性减压阀２、开启 的截止阀３、驱动马达４、带动吸油泵５、从乳化油 桶６中吸入乳化油、经油过滤器７、常开截止阀 ８、配比机储油箱９。 ２）配液系统。先关闭储油系统截止阀３，打开 自来水输入接口截止阀１４，打开配液部截止阀１Ｏ 及储油箱截止阀１７。高压乳化液经管路输入口１一 先导性减压阀２一开启的截止阀１Ｏ一驱动配液马达 １１一带动双连齿轮泵１２、１３转动。前泵１２吸入自 来水接口２３的水一截止阀１４一减压阀１５一混入单 向阀１９排出的乳化液一过滤器１６一排除乳化液到 泵箱２０；后泵１３吸口从储油箱９吸油一截止阀１７ 一排出的乳化油分两路一一路经单向阀ｌ９进入到 水管路一过滤器１６一泵１２吸人口一乳化液箱。另 一路经配比流量调节阀１８一后泵１３的吸入口。配 ・ ３９ ・ 第２期 铁法科技 ２００８年１２月 比浓度主要由配比流量调节阀ｌ８调节，开启阀门的 大小，调节配比的浓度。 （１）采用的是流量（体积）配比原理，水和乳化油 的流量与压力、流速之间影响很小，可以稳定配比。 （２） 动力源稳定可靠，所以系统能可靠工作。 （３） 配备乳化油储油箱，解决频繁长距离加乳 化油问题。 （４）配比的流量大，时问短，适用大流量的乳 图２ 调整油量液压原理图 ｌ——高压乳化液输入口，２——先导性减压阀；３——截止阀ｌ ４——马达ｌ５——吸油泵；６——乳化油筒ｌ７——过滤器； ８——截止阀｝９——配比机储油箱；１０——截止阀；１１——马达Ｉ ｌ２、１３——双连齿轮泵；１４－－截止阀｝１５——减压阀Ｉ １６——过滤器ｌ１７——截止阀；１８——配比流量调节阀； １９——单向阀；２Ｏ——乳化液泵箱 ２．２．３优、缺点 优点：采用流量配比原理，配比稳定，调整好配 比的比例后不会再发生变化。采用乳化油和水提前 进行配比，混合配比效果好，防止齿轮泵的腐蚀或生 锈。采用乳化液泵站为动力源，无电气故障及防爆 问题，运行能平稳可靠，污染少。缺点：结构相对复 杂，液压元件数量多，设备使用前在乳化液箱中预先 人工配制一定量的５ 乳化液，供泵站使用。 ３ 方案选择 以上两种方案所采用的配比原理不同，各存在 其优缺点。第一种方案虽然结构简单，体积小，但是 动力源受矿井自然压力水的影响，不能保证平稳压 力及流量，调速机构结构复杂，技术含量高，生产制 造困难。根据井下的环境等因素综合考虑，认为第 二种方案比较切实可行。 其特点是： ・４Ｏ‘ 化液泵的供液系统。 （５）无电气联系，不涉及防爆问题，运行可靠 平稳，污染少。 ４ 应用效果 用第二套方案理论设计的乳化液配比装置应用 到晓明矿Ｎ２—４１０综采工作面，通过实际使用，反 映效果良好，配比方便，浓度稳定，配比流量调节阀 一次调定完毕后，不需要再动，排除了人为干预因 素。对该工作面的液压支架检修解体后发现，液压 元件的锈蚀程度、密封件的损坏程度都较以前大幅 度降低，而且该工作面的配件投入、材料消耗也有节 省，所以，根据投入和产出比的关系，以及安全生产 考虑，每一个综采工作面都应该配备乳化液自动配 比装置。 作者简介 李殿斌（１９６５－－），男，１９８８年毕业于海拉尔煤炭工业学 校机电专业，ｌ９９３年毕业于阜新矿院机电工程专业，从事采掘机械化管 理工作，现任机电处机械科科长，发表有关采掘机械化方面的论文多篇．
