关于对利用井下采煤水配制乳化液的几点思考

目录1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1乳化液简介 (1)1.1.2乳化液在煤矿中的应用 (2)1.1.3乳化液在煤矿应用过程中出现的问题 (3)1.2国内外研究历史、现状及发展趋势 (4)1.2.1乳化液配比 (4)1.2.2乳化液浓度检测 (7)1.2.3乳化液自动配比与浓度检测 (9)1.3课题研究的目的和意义 (9)1.4主要研究内容 (10)1.5本章小结 (10)2 乳化液质量控制技术分析 (11)2.1乳化液质量 (11)2.1.1乳化液质量指标 (11)2.1.2乳化液质量影响因素分析 (12)2.2乳化液的制备过程及质量控制 (12)2.2.1乳化液制备原料 (12)2.2.2乳化液制备原料的相互适应性 (15)2.2.3乳化液配比及质量保证 (16)2.2.4乳化液混合乳化及质量控制 (16)2.3乳化液的存储、使用及质量控制 (18)2.4人员素质与乳化液质量控制 (20)2.5本章小结 (22)3 乳化液自动配比与浓度检测系统总体设计 (23)3.1系统功能分析 (23)3.2系统总体设计 (24)3.3系统工作过程分析 (25)3.3.1系统工作原理 (25)3.3.2系统控制原理 (26)3.4子系统总体设计 (27)3.4.1乳化液自动配比装置总体设计 (27)3.4.2乳化液浓度检测装置总体设计 (27)3.5本章小结 (28)4 乳化液自动配比与混合乳化装置设计 (29)4.1容积式自动配比原理与在线管道多级混合方法 (29)4.1.1容积式自动配比原理 (29)4.1.2在线管道多级混合方法 (29)4.2水力式容积配比方案设计 (30)4.2.1椭圆齿轮流量计介绍 (30)4.2.2液压齿轮泵介绍 (31)4.2.3配比装置设计计算与使用说明 (32)4.2.4配比装置运行实验及分析 (36)4.3柱塞式容积配比方案介绍 (41)4.4混合乳化装置设计 (42)4.4.1三通混合元件设计选用 (42)4.4.2静态混合器设计选用 (43)4.5本章小结 (45)5 乳化液浓度检测部分设计 (46)5.1检测原理方案介绍 (46)5.2方案选择 (47)5.3乳化液折射特性实验研究 (48)5.3.1实验材料及仪器 (48)5.3.2实验过程 (48)5.3.3实验数据及处理 (48)5.4棱镜反射法方案检测系统详细设计 (52)5.4.1测量原理详细分析 (52)5.4.2测量装置光学系统及元件设计 (52)5.5本章小结 (58)6 结论与展望 (59)参考文献 (61)致谢 (63)附录装置实物图 (65)1 绪论介绍了乳化液的基本知识和其在煤矿生产中的应用及存在的问题。

技术经验工作面水质及乳化液质量控制技术的应用生产技术部李殿斌物资供应公司郝胜礼摘要提出智能型水质纯净化处理技术及乳化液自动配比技术以解决乳化油、水质、环境污染、人工配比比例不准等影响乳化液质量的问题。

关键词水质质量乳化液质量技术应用1问题的提出液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面主要的支护设备，依靠乳化液泵站输送高压乳化液（通常大于30MPa）作用于支架的执行元件千斤顶，在控制元件各类阀组的控制下，完成支架的支护顶板、推移刮板输送机、拉移支架、支护顶板等循环工作，在整个工作循环中液压力的载体是乳化液，乳化液的质量对于通过液压传动原理来工作的液压支架工作效能，各部分执行机构部件的寿命产生很大的影响。

所以严格要求乳化液的质量是保证液压传动执行机构、液压控制机构正常工作、有效工作的主要因素。

尤其在推广应用的智能化综采工作面以电液控制技术为主的液压支架对乳化液的质量要求更为严格、更为重要。

铁法能源公司现有综采设备22套，刨煤机设备4套。

支架在籍数量4694台。

四套德国进口刨煤机支架配备电液控制系统，一套中厚煤层智能化综采设备支架配备电液控制系统，一套矮采高智能化综采设备支架配备电液控制系统。

从以往对设备使用及更换部件的频度来统计分析，液压件的使用寿命和乳化液的质量是分不开的。

在智能化矿山建设中，智能化综采工作面是不二的选择，电液控制技术是智能化硬件的核心，所以应用智能型水质及乳化液质量的控制技术来保障乳化液质量是各煤矿企业必须的选择。

2影响乳化液质量的原因2.1油脂原因一是乳化油（浓缩乳化液）质量原因，由于生产厂家在生产过程中执行标准不严格，从原材料的进货，产品配方，生产工艺，检测手段及包装等方面没有认真执行有关行业标准，同时由于生产批次不一样，质量指标不同，从而导致乳化油质量不稳定。

二是使用单位对乳化液运输、存储、存储时间、存储环境、使用环境达不到相关标准的要求，加之井下泵站工提注油时，不执行“三专两过滤”规定，还有环境因素的影响，都会造成乳化油的二次污染进而影响乳化油的性能。

矿用乳化液自动配比系统的设计与应用摘要：乳化液作为综采工作面液压支护机具的驱动介质，其浓度是乳化液性能的一个重要指标，适当与否直接影响到液压支护机具的工作寿命和生产成本。

浓度过低会使液压元件的润滑性、防锈性和稳定性大幅降低，同时影响设备使用寿命和安全生产。

浓度过高会使乳化油用量增加，增加生产成本。

因此，为了延长液压支护设备的使用寿命和降低生产成本，必须严格控制乳化液的浓度，因此乳化液自动配比系统的设计至关重要。

关键词：乳化液；综采工作面；液压支护机具；浓度；自动配比0引言随着煤矿综采设备自动化程度的不断提高，在综采工作面中大量使用乳化液作为驱动介质的液压支护机具。

乳化液的配比浓度直接影响到支护机具支护顶升效果，直接关系到井下生产安全。

目前，采煤工作面乳化液的配比大都靠手工，根据操作者的经验进行配比，然后用糖量仪测量乳化液浓度，要达到一个合理的浓度则十分困难、繁琐。

现有的乳化液自动配比系统大多根据流体力学或容积特性自动配比，即采用机械装置配比，结构简单，成本低廉，但其配比控制原理为开环控制，配比精度不高，乳化液浓度波动大，同样也会影响液压支护机具的使用寿命和生产成本。

我国《煤矿安全规程》规定：矿用乳化液浓度一般在3％～5％之间，准确、稳定、快速、高效、无需人工配液的乳化液自动配比系统尤其重要。

1矿用乳化液自动配比系统1.1系统组成该系统主要由 PLC 控制开关、乳化液浓度传感器、泵、电磁流量计、流量调节阀、信号采集部分、液箱等构成。

系统结构布置图见图1所示，其中虚线框内是集成在一个结构箱体内的。

图1 系统结构布置图1.2系统工作原理控制开关具有PLC控制和给各执行元件供电功能，系统所有信号接进PLC，由PLC分析后发出相应的输出信号控制整个系统，使纯水箱自动补水，自动配液，自动调整浓度等。

配液系统起动后，以纯水量为基准，浓度传感器的反馈信号实时经PLC计算后控制油路流量调节阀的开口，从而控制油量大小，进而控制浓度大小，使系统形成一个闭环控制系统。

乳化液自动配比系统的设计与研究煤矿综采工作面是我国重要能源煤炭开采的工作平台。

煤矿用乳化液是在综采工作面上工作的液压掩护支架等液压设备的重要工作介质。

综采工作面工作覆盖范围大,因此对乳化液的消耗量大,同时液压设备工作时对乳化液浓度精度有较高要求。

在大流量的工作背景下,乳化油浓度过高,会大大增加乳化液的成本,降低乳化液的消泡能力,增加橡胶等材质的密封设备的溶胀性,当乳化液发生气泡空蚀和密封设备损坏时,更会降低采煤设备的使用寿命;同时系统一旦发生泄漏高比例的乳化油会对环境造成极大的污染。

反之,如果乳化油浓度过低,则会降低乳化液的抗硬水性,润滑性和耐腐蚀性。

综采工作面上每年有大量单体液压支柱因为缸筒和活塞腐蚀严重而损坏。

因此如何配置浓度精准的乳化液对综采工作面有极大的研究意义。

现有的乳化液配比系统大多采用浓度传感器测量所配置乳化液浓度信号并进行反馈调控的闭环浓度控制系统。

但由于综采工作面覆盖范围广,响应时间和反馈时间都比较长,且乳化油的亲水性导致浓度传感器浓度测量困难,测量精度不高等原因,导致现有的闭环控制系统不能很好的达到乳化液自动配比系统的精度要求。

在此基础上,作者提出一种以柱塞泵为执行元件,实时流量为反馈信号的闭环控制乳化液自动配比系统。

具体方案如下:计算选型两效率高的三柱塞泵分别输送静压水和乳化油,通过开关进行乳化液不同配比浓度的模式选择。

在确定好配比浓度后,变频器以初始频率启动两电动机,电动机带动柱塞泵工作。

设计选择高精度的涡轮流量传感器进行静压水路的实时流量监测,将采集到的流量信号输送至可编程控制系统中,系统根据流量与电动机频率间的关系,计算得出油路电动机应调节的频率,并将这一信号反馈给油路控制变频器,进行油路电动机的变频调速。

将系统的反馈信号测量采集点控制在静压水泵的输出口附近,通过控制输入系统中的乳化油和静压水的体积比,实现乳化液配比系统的精度要求。

使用可编程控制器实现矿井综采工作面的自动配比,并增加如急停按钮和警报指示灯之类的示警装置,在保证系统稳定运行的同时增加系统的安全可靠性。

矿用乳化液处理装置性能研究乳化液由乳化油乳化入水形成，具有安全，经济，污染少等优点，乳化液逐步取代液压油作为矿井设备的主要工作介质。

矿下对乳化液高精度大流量的处理技术成为了一种必需。

文章就高精度乳化液处理装置的研制过程中的主要技术指标进行了监测与研究。

标签：乳化液；高精度；浊度；处理量1 概述国家相关政策规定，煤矿矿下乳化液的使用必须达到一定比例（70%-80%）才能取得相关的开采资格，煤矿综采面急需普通乳化液处理装置。

因此，矿下急需大流量、高精度的乳化液处理装置对乳化液进行处理，以避免更大的经济损失。

在这一背景下，项目组主导开发了这一套乳化液处理装置。

2 项目工艺系统针对乳化液类液体杂质特点，宜采用全新的分级处理工艺。

其处理过程中主要由增压系统、一级处理系统、二级处理系统（刷网反冲洗系统）、精密处理单元及保安过滤等部分组成。

3 结构设计及加工选定了工艺路线后，进行设备主体结构设计。

基于对国内国外已经成熟的乳化液处理装置结构参考，结合工艺方案，进行了结构主体的设计。

该设备属于成套设备，为了实现工艺目的，设备中有四级处理：一级处理（精度4mm）、二级处理（精度0.2mm）、精密处理单元（10μm）、保安过滤（50μm）。

需要说明的是，进行设备主体结构设计时有两个难点：一是矿井下面空间狭小，操作安装不便，乳化液泵站间距又较大，这就对设备的体积提出了很高的要求。

二是必须考虑到主体结构如何实现在线反冲洗要求。

乳化液马达的出现刚好解决了这一困难，因此最终决定采用机械混合搅拌工艺，来实现对超精细纤维滤料的反冲洗。

4 测试结果及分析4.1 浊度影响测试及研究在进行浊度测试的时候，需要通过不同的水样进行检测。

可以很直观的发现，处理后的水质基本与清水无异。

接下来进行了定量的分析。

由图1可以看出，滤速为25m/h时，进水浊度变化幅度很大的情况下仍然能够保证出水浊度的稳定且小于1NTU，表明超精细颗粒滤料具有很好的过滤效果，过滤精度高。

矿用乳化液及其配制水的净化处理关键技术研究与应用统计表明煤矿综采设备70%的液压系统故障是由传动液体污染造成的。

文章分析了水的污染源与净化的方式，提出了煤矿井下水处理必要性和乳化液净化的重要性，并对矿井水在线自清洗综合供水净化装置和乳化液在线式自动高压过滤站的应用进行研究，通过水的净化和乳化液在线自清洗过滤，保护了设备液压系统，提高了设备使用寿命，降低了事故，收到较好安全经济效益，值得推广应用。

标签：水；乳化液；在线；反冲洗；净化；处理；过滤1 概述大自然中没有100%的绝对纯水，或多或少的存在污染物，水中污染物有二大类：可溶性污染物和不可溶性污染物，即颗粒污染物。

可溶性污染物在一定条件下可变成颗粒污染物，如水垢、氧化铁等。

水结垢是由可溶性污染物和不可溶性污染物造成，水的腐蚀性主要是由可溶性污染物造成的。

水的主要指标浊度即透明度，是由颗粒污染物造成的，大量微米级的颗粒污染物造成水的透明度下降，即使特别透明的水中可溶性污染物也可能很多。

解决水的质量，要去除可溶性污染物和不可溶性污染物。

水质不处理，将给用水设备带来损害，甚至不能使用。

2.1 煤矿井下生产用水存在的主要问题（1）水中固体含量多，并有大颗粒。

（2）水的腐蚀性大，硬度高、结垢严重。

（3）水在输送过程中的二次污染严重。

2.2 煤矿液压控制系统设备对水的要求液压控制系统对液压介质要求较高，在液压支架使用过程中乳化液介质的质量，是影响液压件系统运行状况的重要因素，统计表明煤矿综采设备70%的液压系统故障是由乳化液污染造成的，而混合用水的质量，是影响乳化液的质量关键因数。

大量实践已经证明：污染解决，设备故障降低；污染不解决，事故高发。

纯水配制的乳化液，能彻底解决乳化液系统腐蚀、结垢、污染的问题，可大幅减少液压件、阀组和千斤顶的损坏和修理量，节约大量资金。

煤矿井下配液用水多为地下或地面供水，其清洁度、酸碱度和硬度都很难达到使用标准，因此要保证设备液压控制系统稳定运行，就必须对井下配液用水进行前期处理，采取强制精细水过滤处理措施，强制进行水质化验分析，使所用水的质量符合MT 76-2002标准，确保不含固体或液体的污染物，水的PH值在7到9.5之间，固体颗粒物在1mg/L以下。

煤矿用乳化液的用途是什么煤矿用乳化液是一种特殊的化学药剂，它在煤矿开采过程中起着重要的作用。

乳化液主要由水和一种或多种表面活性剂组成，能够将两种不相溶的液体或者气体相互乳化，形成稳定的乳化液。

在煤矿中，乳化液常用于以下几个方面。

首先，煤矿用乳化液在爆破作业中起到了重要的作用。

在煤矿中进行岩体爆破是矿山开采的常见作业之一，乳化液被广泛应用于这个过程中。

乳化液通过改变爆破药品的物化性质，使其更易于混合、运输和使用。

此外，乳化液还可以提高爆破药品的起爆性能，使其更加安全和高效。

当乳化液与煤矿中的爆破药品混合后，能够形成均匀的乳状状况，从而保证了爆破效果的稳定和可控性。

其次，煤矿用乳化液还可以用于煤矿防火灭火工作。

煤矿火灾是矿山工作中的严重安全隐患之一，一旦发生火灾，往往会带来巨大的经济和人员伤亡损失。

乳化液作为一种消防药剂，具有独特的灭火效果。

乳化液可以将水分子包裹在表面活性剂包围的油脂微粒中，形成乳化状的水油混合物。

这种乳化状的液体可以迅速降低火源周围的温度，使燃烧链断裂，同时也能够产生大量的临氧剂，抑制火焰的进一步蔓延。

因此，乳化液在煤矿火灾中起到了非常重要的灭火作用。

此外，煤矿用乳化液还可以用于煤矿排水处理。

煤矿排水是矿山生产过程中必不可少的环节之一，也是煤矿企业面临的一个重要问题。

由于煤矿工作面的深度不断增加，煤矿排水难度也逐渐增大。

乳化液在煤矿排水处理中可以起到一定的辅助作用。

乳化液中的表面活性剂可以改善水的表面张力，从而改善排水系统的流动性能。

此外，乳化液还可以在排水系统中形成一层薄膜，减少水的蒸发和渗漏损失，提高排水效果。

最后，煤矿用乳化液还可以用于煤炭的综合利用。

煤炭作为一种重要的能源资源，可以通过综合利用提高能源利用效率和降低环境污染。

乳化液在煤炭综合利用过程中可以发挥重要作用。

乳化液可以与煤炭颗粒形成混合物，在改善煤炭流动性的同时，还可以提高煤炭的燃烧效率和热值。

此外，乳化液还可以将煤炭与其他材料（如石油焦）进行乳化混合，形成复合燃料，以适应不同的能源需求。

浅谈综采工作面乳化液使用规范管理和远距离供液方案作者：唐鑫来源：《科技创新导报》2017年第29期摘要：随着煤炭企业产量逐年增长，高产、高效现代化矿井对单产、单进的要求，综合机械化采煤工作面采高、走向长度增加，乳化液是工作面液压系统重要的组成部分，同时也是保证液压支架正常使用的必要条件之一。

为了保证液压支架的使用性能，延长维修周期及寿命，改变乳化液使用管理不规范现状，保证工作面乳化液的不间断供给，本文主要阐述强化液压支架用乳化液供配液系统规范管理及远距离供液装置方案。

关键词：综采工作面乳化液规范管理远距离供液方案中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0068-02泵站系统自动配比普遍不稳定，采用手工配比，稳定性和浓度无法保证，工人劳动强度大，最初采用虹吸原理的自动配比，由于受进水压力波动，乳化液浓度及稳定性无法保证，同时产品可靠性也较低；由于受元件稳定性等方面因素影响，使用效果一直不理想，普遍反映乳化油补油困难，费时费力。

因此，需要科学开展各方面设计工作，提高管理工作效率。

1 综采工作面乳化液使用规范管理1.1 乳化液使用现状随着集团产量逐年增加，乳化油用量及其费用也在增加，个别单位乳化油定额、管理、考核机制尚不完善。

区队现场管理不够重视，乳化油用量不足，不及时补充，甚至不加乳化油，只在检查前突击补充乳化油，泵箱中乳化液浓度合格，但回液管路中乳化液浓度不合格。

糖量仪器损坏后不及时更换，无法保证乳化液浓度正常检测等，造成乳化油消耗波动大，乳化液配比浓度不合格现象时有发生，加剧了支架液压系统损坏程度，立柱、缸套、控制阀等关键部件锈蚀，密封件损坏严重，缩短了支架使用寿命，造成设备维修费用升高。

1.2 乳化液使用存在问题（1）国产泵站自动配液装置使用效果差。

与乳化液泵制造厂交流，对新购泵站进行了自动配液装置改进，但其油箱分体设置，且容量小，自动控制系统复杂，故障率高；加油点距泵站距离远，加油过程不利于操作、保洁，添加不及时，引起乳化液动态配比效果差。

乳化液配比要求及水质规定
签发：
关于乳化液配比浓度的补充规定
各采掘、安撤单位：
由于我矿工作面乳化液配置用水硫酸根离子含量较高，水质酸性强，具有较强的腐蚀性，为保证支架液压管件良好的润滑保护，从即日起，工作面乳化液配比浓度必须达到1.5—2.2%，公司检查时必须达到4%，一经发现乳化液配比达不到规定要求者，一律给予挂黄牌处理，并根据综机油脂管理规定，对相关责任者进行经济处罚。

各单位必须严格按照要求配制乳化液，加强液压支架和液压管路管理，制定严厉的工作措施，杜绝“跑、冒、滴、漏”现象，保证乳化液配比合格，并把乳化液配比合格作为交接班重要内容。

综采管理办公室
2012年1月6日
关于乳化液配制用水和配比要求的说明济宁二号煤矿使用的乳化油为ME20-5型乳化油，配比要求达到1.5—2.2%，要求乳化液配置用水是中性或偏碱性，PH值在6—9之间，硫酸根离子含量≤400毫克/升。

经从15301工作面、9301工作面和2308工作面抽取水样化验，其硫酸根离子含量分别达到612.8毫克/升、964.8毫克/升和564.2毫克/升，硫酸根离子含量均超标。

综机管理中心提出水与乳化油的配制质量比不得低于5%的要求。

(1)中性水溶液，pH=－lgaH+=－lg10－7=7
(2)酸性水溶液，Ph<7，pH值越小，表示酸性越强；
(3)碱性水溶液，Ph>7，pH值越大，表示碱性越强。

综采管理办公室
2012年1月6日。