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收稿日期:２０２０ ０２ １０作者简介:赵宇明(１９９２－)ꎬ男ꎬ山西大同人ꎬ助理工程师ꎬ从事煤矿机电技术管理工作ꎮｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－２７９８.２０２０.０６.０１６千万吨综采工作面远程供液设计及应用赵宇明(大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司ꎬ山西大同㊀０３７１００)摘㊀要:为了优化综放工作面设备列车布置ꎬ增加巷道的利用空间ꎬ同时提高乳化液供给的稳定性ꎬ对同忻矿８２０９综放工作面长距离供液方案进行了设计ꎬ通过应用ꎬ实现了供液系统与回采工作面设备列车的分离ꎬ可有效地对液压泵站系统进行集中化管理ꎬ提高了设备的运营效率ꎬ便于设备的检修维护ꎮ关键词:远程供液ꎻ综放工作面ꎻ智能高端乳化液泵中图分类号:ＴＤ３５５＋.４㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１００５ ２７９８(２０２０)０６ ００４７ ０２㊀㊀千万吨综放工作面传统的供液方式为近距离供液ꎬ以同忻矿８２０２工作面为例ꎬ乳化液泵站由４台无锡煤机厂生产的ＢＲＷ４００/３１.５型五柱塞乳化液泵㊁２台ＲＸ４００/２５Ｋ型乳化液箱组成ꎮ主进液管为高压钢丝缠绕胶管４ＳＰ－３２－４０ＭＰａ高压胶管ꎬ主回液管为高压钢丝编织胶管４ＳＰ－５１－２５ＭＰａꎮ４台乳化液泵和两台液箱分两组ꎬ每组分别出一根４ＳＰ－３２－４０ＭＰａ高压胶管ꎬ一路从工作面头部进液ꎬ一路从工作面尾部进液ꎻ工作面两路４ＳＰ－５１－２５ＭＰａ回液管分别回到相应的乳化液箱内ꎮ１号㊁２号泵从头部供液ꎬ３号㊁４号从尾部供液ꎬ形成环形供液㊁回液系统ꎮ泵站位于设备列车中部ꎬ全长超过５０ｍꎮ近距离供液缺点较多:一是乳化液出口浓度不稳定ꎻ二是占用的工作面巷道空间较多ꎻ三是增大了设备列车的重量ꎬ从而造成移动设备列车的风险ꎻ四是使用的管路接头变径较多ꎬ易引起压力脉冲和高压胶管脱皮ꎻ五是设备运行工况及环境较差ꎬ不利于设备的检修维护[１－２]ꎮ为此ꎬ本文以同忻矿８２０９工作面为研究对象ꎬ对远程供液系统进行了设计ꎮ１㊀工程背景同忻矿Ｃ３－５号层８２０９工作面倾向长２００ｍꎬ可采走向长１８９９ｍꎬ平均煤厚１５.６３ｍꎬ煤层倾角为１.５~３.５ʎꎻ工作面共布置ＺＦ１５０００/２７.５/４２型支架１１８架ꎬ选用艾克夫ＳＬ５００ＡＣ型采煤机ꎬ配套卡特彼勒前后刮板输送机ꎬ工作面年产量为１０００万ｔꎮ在工作面胶带巷口增开一全长１０３.５３ｍꎬ断面宽４ｍꎬ高２.６ｍ硐室ꎬ做为远程供液硐室以实现远程供液ꎮ２㊀设备选型及布置远程供液硐室共布置远距离供液设备２４台ꎬ其中配电控制系统６台ꎬ尤洛卡乳化液自动配比系统６台ꎬ浙江中煤乳化液泵站系统７台ꎬ南京六合喷雾泵站系统５台ꎮ远程供液设备主要包括ＢＲＷ６３０/３７.５智能高端乳化液泵和ＲＸ６３０/７０ＴＸ智能乳化液箱㊁ＢＰＷ５００/１６喷雾泵和ＳＸ２５００/１６清水箱ꎬ乳化液泵主要技术参数见表１ꎬ喷雾泵主要技术参数见表２ꎮ远程供液管路系统包括Ｄ８９ｍｍ乳化液进液管路㊁Ｄ１０８ｍｍ乳化液回液管路㊁Ｄ７６ｍｍ高压水管ꎬ供液长度２１００ｍꎬ供液管路由无缝钢管㊁特高压钢管连接器㊁闸阀㊁安全阀㊁分流器组等组成ꎬ将乳化液㊁高压水流输送至回采工作面ꎬ高压乳化液再通过两趟Ｄ５１ｍｍ的液管从工作面头尾进入工作面四连杆支架ꎬ之后通过Ｄ３１.５ｍｍ的液管进入支架阀组ꎬ然后分别通过不同长度的Ｄ１０ｍｍ㊁Ｄ１３ｍｍ的液管进入支架的各个部位ꎬ使用后返回回液系统ꎮ表１㊀ＢＲＷ６３０/３７.５乳化液泵站主要技术参数参数参数值进口压力/ＭＰａ０.８公称压力/ＭＰａ３７.５公称流量/(Ｌ ｍｉｎ－１)６３０曲轴转速/(ｒ ｍｉｎ－１)６５０柱塞直径/ｍｍ４５柱塞行程/ｍｍ８４柱塞数目５电机功率/ｋＷ４５０外形尺寸(长ˑ宽ˑ高)４２００ｍｍˑ１５４５ｍｍˑ１４００ｍｍ总重量/ｋｇ７８００安全阀出厂调定压力/ＭＰａ３９卸载阀恢复工作压力/ＭＰａ３７.５润滑油泵工作压力/ＭＰａ<０.１工作液含３％~５％乳化油的中性水混合液７４表２㊀ＢＰＷ５００/１６喷雾泵站主要技术参数参数参数值单台泵的额定流量/(Ｌ ｍｉｎ－１)５００单台泵的功率/ｋＷ１６０工作压力/ＭＰａ２.５~１６允许介质最高温度/ħɤ４５过滤精度/μｍɤ８０供电电源/Ｖ/Ｈｚ３３００/５０配套水箱总有效容积/Ｌ２５００３㊀泵站压力校验１)㊀保证工作面液压支架初撑力需要的泵站压力:Ｐｂ１＝４Ｐ０/ＺπＤ２㊀㊀㊀＝４ˑ１２７７８/(４ˑ３.１４ˑ０.３６２)㊀㊀㊀＝３１.４ＭＰａ式中:Ｐｂ１为液压支架初撑需要泵站压力ꎬＭＰａꎻＰ０为液压支架初撑力ꎬ取１２７７８ｋＮꎻＺ为架液压支架立柱根数ꎬ取４根ꎻＤ为支架立柱的缸体内径ꎬ取０.３６０ｍꎮ２)㊀保证推移千斤最大推力需要泵站压力:Ｐｂ２＝４ＰＮ/πｄ２１㊀㊀㊀＝４ˑ６３３/(３.１４ˑ０.２２)㊀㊀㊀＝２０.１６ＭＰａ式中:Ｐｂ２为千斤顶的最大推力所需要的泵站压力ꎬＭＰａꎻＰＮ为千斤顶最大推力ꎬ取６３３ｋＮꎻｄ１为千斤顶缸体内径ꎬ取０.２ｍꎮ３)㊀确定泵站压力:Ｐ＝ＫＰｂｍａｘ＋Ｐｓ㊀㊀＝１.１ˑ３１.４＋１㊀㊀＝３５.５４ＭＰａ式中:Ｐ为泵站压力ꎬＭＰａꎻＫ为泵站系统压力损失系数ꎬ取Ｋ＝１.１~１.２ꎻＰｂｍａｘ为Ｐｂ１㊁Ｐｂ２中较大值ꎻＰＳ为远程管路压力损耗值ꎬ取１ＭＰａꎮ计算得到:Ｐ＝３５.５４ＭＰａ<３７.５ＭＰａꎮ通过计算可知ꎬ乳化液泵站管路末端出口压力值为３５.５４ＭＰａꎬ符合支架端压力值不低于３１.４ＭＰａ的相关要求ꎻ现场实测喷雾泵站主进液管路末端出口压力值最大可达１５.２ＭＰａꎬ符合喷雾端压力值的相关要求ꎮ因此ꎬ该系统全程采用特制高压管路系统将乳化液㊁高压水流输送至回采工作面ꎬ可以保证支架液压系统末端压力㊁采煤机内外喷雾和支架喷雾满足规程规范规定ꎮ４㊀远程供液优点与传统近距供液系统相比ꎬ远程供液具有以下优点:１)㊀实现了供液系统与回采工作面移动设备列车的分离ꎬ可有效地对液压泵站系统进行集中化管理ꎬ降低运营成本ꎬ便于设备的检修维护㊁改善设备运行工况及环境ꎮ２)㊀节省了移动设备列车占用的巷道空间ꎬ有利于液压泵站各设备的检修维护ꎬ减轻了传统移动设备列车的总体重量ꎬ减少了定期迁移设备列车时的不安全因素ꎬ解决了现场巷道在大坡度条件下列车布置困难ꎬ如液位控制㊁润滑等一系列设备控制的难题ꎬ降低在设备列车拉移过程中的倾倒㊁断绳㊁跑车㊁人员挤伤等安全风险ꎮ３)㊀解决了乳化液出口浓度不稳定难题ꎬ有效保证工作面设备的正常使用ꎬ采用特高压管路系统替代原有高压胶管ꎬ不仅避免了管路接头变径引起的压力脉冲和高压胶管脱皮现象ꎬ而且钢管可回收重复利用ꎬ使用寿命长ꎮ５㊀结㊀语远程供液系统在同忻矿８２０９综放工作面应用后ꎬ取得了良好的技术经济效果ꎬ既优化了设备列车的布置ꎬ又改善了泵站运行工况及环境ꎬ还降低了移动设备列车及近距离胶管输送乳化液存在的风险ꎬ有力地保证了工作面的安全高效开采ꎮ参考文献:[１]㊀迟焕磊ꎬ袁㊀智ꎬ胡登高ꎬ等.煤矿智能化工作面远程供电供液配套技术[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１８ꎬ４６(Ｓ２):１４６－１５２.[２]㊀张㊀恒.综采工作面远程集中供液系统设计与应用[Ｊ].煤矿现代化ꎬ２０１８(６):１２８－１３０.[责任编辑:王伟瑾]８４２０２０年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀赵宇明:千万吨综采工作面远程供液设计及应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２９卷第６期。
乳化液泵站自动控制系统的应用研究通过对综采工作面乳化液泵站自动控制系统的组成、功能等进行分析，阐述了应用泵站自动控制系统的优点。
应用泵站自动控制系统可以提高泵站的使用效率，增加泵站运行的安全性，实现了自动控制、自动配液、综合保护、远程监控等功能，为实现无人综采工作面的工作打下了基础。
标签：综采工作面；乳化液泵站；自动控制系统1 概述乳化液泵站是综合机械化采煤工作面的一种重要设备，它是液压支架和外注式单体液压支柱的动力源。
通过供给压力液，使各种千斤顶动作，实现液压支架支撑顶板、推移移动架、调架护壁、侧护防倒以及防滑等动作。
乳化液泵站由乳化液泵、乳化液箱和其他附属设备组成，具有控制、过滤及安全保护功能。
随着高产高效综采工作面的发展，乳化液泵站也随之不断改进。
增大乳化液泵站的主要性能参数成为其发展的总体趋势，如提高乳化液泵站的压力和流量、改进机械结构、增强可靠性、应用智能控制技术等。
乳化液泵站作为液壓支架的动力源，对其工况的控制检测尤为重要，原有乳化液泵站的控制系统已不适应要求。
2 泵站电控系统组成整个泵站电控系统主要由主控制箱、主泵分控制箱、备用泵分控制箱、组合开关箱、变频器、各种泵电机、各种传感器、多种电磁阀等组成。
水氯离子、电导率、PH值传感器，乳化液PH值、电导率、浓度传感器，水流量传感器，乳化液流量传感器，回液负压传感器，供液压差传感器，乳化液液位传感器，乳化油油位传感器等传感器连于主控制箱；润滑油油位、油压、油温传感器连于乳化液泵分控制箱。
两个高压反冲洗过滤阀以及电磁供水阀由主控制箱控制，电磁供油阀手动控制，两个电磁卸载阀由泵分控制箱控制。
主控制箱与泵分控制箱、组合开关箱、变频器通过CAN总线相联并与主控制台通讯。
如图1所示。
泵站控制系统的工作原理：（1）智能型乳化液保障系统中的乳化液泵站可提供两种控制模式，即：自动操作方式和手动操作方式。
在自动操作方式下，系统首先检测乳化液箱的液位，乳化液浓度和压力，当检测到的值符合系统要求事，启动循环泵。
煤矿综采工作面集成供液系统的应用符大利【摘要】提高乳化液泵站的自动化程度和安全可靠程度,已成为必然的趋势.介绍了黄陵一号煤矿智能乳化液泵站的组成智能集成供液系统的特点及功能.黄陵一号煤矿1001综采工作面智能集中供液系统的实施,对提高泵站供液能力、降低泵站压力波动、降低工人劳动强度具有重大意义.【期刊名称】《煤矿机电》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】3页(P84-86)【关键词】供液系统;乳化液泵;集成;智能化【作者】符大利【作者单位】黄陵矿业有限公司一号煤矿,陕西黄陵727307【正文语种】中文【中图分类】TD355+.41综采工作面乳化液泵站采用人工配液，配液水质差，质量不达标，造成管道结垢，供液压力波动大，能耗高，不能满足工作面高产高效的要求。
黄陵一号煤矿对乳化液泵站进行改造，在1001工作面采用集中供液的方式。
智能集成供液系统是集泵站、电磁卸载自动控制、PLC智能控制、变频控制、多级过滤、乳化液自动配比、系统运行状态记录与上传于一体的自动化设备，是一套完整的综采工作面供液系统解决方案［1-5］。
根据工作面实际情况及用户使用要求，最多可以实现八泵四箱的控制，乳化液供液子系统和喷雾供水子系统最大流量均可达到2 000 L/min。
图1为黄陵一号煤矿智能乳化液泵站系统示意图。
1)系统布置。
功能相近的设备尽量集中布置，方便管路、电缆连接。
每台泵站占用一个列车，每台液箱占用一个列车，回液过滤站及蓄能装置共用一个列车，控制系统则安装到设备列车集中控台上。
2)管路设置。
采用模块化设计，在提供给用户之前各设备内部管路已连接好，用户只需将供液管路和回液管路连接到对应接口即可。
所有连接均采用U形销式快速接头，方便移动列车时快速拆卸和连接管路。
设备均采用天玛公司产品，接口形式统一，摆放位置相对固定，既减少了用户连接管路的工作量，又避免了因使用多个供应商设备出现的接口形式不统一、管路连接复杂、相互干涉等问题。
乳化液地面集中自动供液系统设计姬剑波;王勇;徐鹏鹏【摘要】为保障乳化液配比浓度和质量,提高系统自动化程度和运行可靠性,设计了一种基于反渗透水处理,可自动配比的乳化液地面远距离供液系统.介绍了该系统的硬件结构和工艺原理.实际应用表明,该系统能实现乳化液的自动配比和远程供液,并保证乳化液的浓度和质量,提高了井下液压支架等设备的运行可靠性.【期刊名称】《煤矿机电》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】4页(P29-32)【关键词】反渗透;自动配比;远程供液【作者】姬剑波;王勇;徐鹏鹏【作者单位】河南能源化工集团永煤公司,河南永城476600;河南能源化工集团永煤公司,河南永城476600;河南能源化工集团永煤公司,河南永城476600【正文语种】中文【中图分类】TP271+.31;TP2780 引言目前新桥煤矿的综采工作面液压支架和顺槽单体支柱供液均由设备列车上的乳化液泵站提供，在使用过程中主要存在以下问题。
1) 乳化液浓度采用人工配比，配比精度不高。
乳化液浓度要求在3%～5%之间，当浓度不足3%时，乳化液所含有的基础油，防锈、抗磨和抗硬水添加剂，以及细菌抑制剂的浓度都将不符合要求，主要体现在：(1) 当乳化液所含有的基础油和抗磨添加剂不足时，支架等液压设备的活塞和阀件、乳化液泵站等会产生比较严重的磨损。
(2) 当乳化液含有的基础油、防锈添加剂不足时，支架的活塞和阀件、乳化液泵站等会产生比较严重的锈蚀。
(3) 当乳化液所含有的抗硬水添加剂不足时，乳化液会产生析油及浮皂。
(4) 当乳化液所含有的细菌抑制剂不足时，会滋生大量细菌，从而影响液压支架的使用效果，提高液压支架的维护成本。
(5) 当浓度大于5%时，会降低消泡能力，增大橡胶密封材料的溶胀性，容易造成漏液、窜液，浪费乳化液[1]。
2) 乳化液用水质量不高。
低浓度乳化液受水质质量影响，乳化液用水必须符合行业标准MT 76—2002要求，pH范围7～9,不含明显的颗粒或悬浮污染物，综采工作面乳化液用水采用井下钻孔水，很难保证水质满足要求，影响乳化液质量。
241传统的机械化采煤工作面作业环境复杂，恶劣，矿井生产安全难以保障，极大地限制了煤矿开采效率及综采设备效能，所以研究自动化工作面是十分有必要的。
现状现阶段国内外许多大型煤矿均已转型为自动化采煤，且未来煤矿开采的趋势朝着智能化、自动化的方向发展，实现工作面“人少则安，无人则安”安全理念更是煤炭行业发展的目标，所以本文以马兰矿为研究背景，对工作面自动化进行研究，对综采自动化技术的应用及推广做出一定的贡献[1]。
1 矿井概况马兰矿位于山西古交西南15km，井田面积为104.4km 2，设计年生产能力400万吨，主采8#、3#、8#煤层。
18502工作面主要开采8#煤层，工作面设计将进风顺槽、辅运大巷布置在同一水平，同时作为进风、行人通道和运输，破碎机、转载机、皮带机布置于进风顺槽，在辅助进风布置设备列车，回风顺槽同样与辅运大巷处于同一水平，承担运料、回风、行人任务。
综采工作面自动化系统是一种综合计算机、机电一体、自动控制等机械化技术于一身的综合机械化采煤技术，在进行工作过程中，为保证运行效率及提升运行安全性，本文以18502工作面为研究背景对综采工作面自动化技术进行研究。
2 自动化工作面设计2.1 液压支架电液控制系统首先对液压支架电液控制进行研究，马兰矿18502工作面的采用SAC电液控制系统对工作面液压支架进行控制，电液系统主要包括压力传感器、行程传感器、支架控制器、电液换向阀、电源箱等组成，通过监控系统与显示装置进行连接，实时反应液压支架整体工作情况。
在每台液压支架上配合支架控制器，通过顺序连接将液压支架形成整体信号网络网，通过数据信号传输，将工作面整体矿压信息进行集中汇总，进行集中监控[2]。
工作面电液控制系统配置连接图如1所示。
图1 工作面电液控制系统配置连接图设定的SAC液压控制系统可以实现工作面的液压支架参数修改，支架立柱与推移行程的显示与监测，同时对采煤机的行走位置进行监测，计算工作面推进距离等工作，最为重要的是实现液压支架数据与采煤机数据的交互，从而实现综采面自动化控制。
价值工程0引言目前，国内大部分煤矿依然选用传统式的“一面一站”分散化就地供液方式，即在每一个采煤工作面设定一个乳化液泵站，每一个站配备“四泵三箱”或“三泵一箱”。
乳化液泵站一般均布置于工作面主运顺槽设备列车上，供、回液管道连接采煤工作面液压支架[1]。
根据现场使用反馈，现阶段供液方式主要存在三方面问题，一是配液浓度值操纵难度系数大，实际操作艰难。
当配制浓度值低时，导致液压传动系统生锈等难题，当配制浓度值高时，又会导致乳化液的无功消耗；二是受井下环境影响，乳化液配置过程时，在乳化液桶吸油、液箱张口等处易进入煤尘等脏物，严重时会造成液压传动系统阻塞；三是供液系统频繁移动，出现跑漏、渗漏状况，使用维护成本增加。
因此提出适合井下煤炭开采的高效集中供液技术具有十分重要的意义。
1工程概述大海则煤矿位于陕西省榆林市榆阳区西部，隶属于中煤陕西榆林能源化工有限公司，设计生产能力15.0Mt/a 。
矿井移交时在201、202盘区共布置两个大采高综采工作面，两个工作面面长均为300m ，平均采高6.0m 和6.6m ，走向长度3200m 和3800m 。
工作面配备ZY18000/32/65D 支架，工作阻力18000kN ，单架重量68.5t ，支架乳化液需要量2800L/min 。
SL1000采煤机，装机功率2640kW ，最大截割高度7.1m ，滚筒直径3.5m ，截深865mm ，适应煤层倾角≤10°。
工作面回采巷道采用双巷制，一条回风巷（兼辅运巷）和一条带式输送机巷，巷道断面形式采用矩形断面。
回风巷净断面积23.7m 2，净宽5640mm ，净高4200mm ；带式输送机巷净断面积25.5m 2，净宽6140mm ，净高4150mm ；202盘区工作面回风巷净断面积23.7m 2，净宽5640mm ，净高4200mm ；202盘区工作面带式输送机巷净断面积26.7m 2，净宽6140mm ，净高4350mm 。
1、 研究课题名称：综采工作面乳化液浓度在线监控系统1.选题依据
（1） 选题背景：目前，我国大多数煤矿对矿用乳化液浓度的检测手段还比较落后，还是采用传统的检测手段，破乳法和折光仪检测法。
且传统的乳化液浓度检测方法都需要人工取样与目测读数，测量精度不高，而且都不能在线监测乳化液浓度的变化。
（2）选题的研究意义: 乳化液是液压系统的传动介质，乳化液中乳化油的百分比，即乳化液的浓度是评价乳化液性能的一个重要指标。
《煤矿安全规程》规定乳化液的浓度一般为3％～5％( 质量分数) ，乳化液浓度是否适当，直接影响到液压支架、液压支柱以及其他液压元件的寿命和生产成本。
浓度过低，液压元件将受到水的直接侵蚀而生锈，导致元件失效，从而缩短设备使用寿命；浓度过高，会使乳化油的消耗量增加，从而导致生产成本上升。
因此，实现乳化液浓度的自动检测和配比对保护液压系统元件，延长其使用寿命，以及降低生产成本尤为重要。
（3） 在综合国内外文献资料的基础上，对我国煤炭企业传统的乳化液浓度检测方法现状、存在的问题、具体的解决方案进行分析，介绍了乳化液浓度在线监控系统的组成与工作原理。
2、 研究方案
1. 研究目标
2. 研究内容
3. 拟解决的关键问题
4. 拟采取的研究方法
[硕士学位论文开题报告]：
题目：综采工作面乳化液浓度在线监控系统
作者：陈二斌 学号：G
一、选题的依据和意义
1.1 课题的目的和意义
乳化液是液压系统的传动介质，乳化液中乳化油的百分比，即乳化液的浓度是评价乳化液性能的一个重要指标。
《 煤矿安全规程》规定乳化液的浓度一般为3 ％ ～ 5 ％ ( 质量分数) ，乳化液浓度是否适当，直接影响到液压支架、液压支柱以及其他液压元件的寿命和生产成本。
浓度过低，液压元件将受到水的直接侵蚀而生锈，导致元件失效，从而缩短设备使用寿命；浓度过高，会使乳化油的消耗量增加，从而导致生产成本上升。
因此，实现乳化液浓度的自动检测和配比对保护液压系统元件，延长其使用寿命，以及降低生产成本尤为重要。
本课题具有重要的现实意义：目前国内已有许多高校和科研机构在从事乳化液浓度的自动检测和配比研究，尤其是把乳化液浓度的检测技术和配比技术结合起来，研发了矿用乳化液浓度的自动检测与配比系统，从而提高了乳化液浓度的检测和配比效率，对促进煤矿安全生产，提高管理水平，以及降低工人的劳动强度起到了重要的作用。
1.2 国内外研究动向
目前，我国大多数煤矿对矿用乳化液浓度的检测手段还比较落后，还是采用传统的人工检测手段，主要包括：破乳法和折光仪检测法 。
对于乳化液浓度的在线监测还是个空白，只能现场检测，而不能实现实时监测。
通过实时监测乳化液浓度，让自动配比装置来始终保持合理配比。
自动配液代表了乳化液配制方法的发展趋势，配制合理、稳定浓度的乳化液是国内外生产厂家设计研究的课题。
目前，人们越来越趋向于采用先进的传感检测和计算机控制技术，将乳化液的浓度检测和配比结合起来实现乳化液浓度的在线检测和自动配比。
二、综采工作面乳化液浓度在线监控系统
2.1 系统功能概述
《煤矿安全规程》规定乳化液的浓度必须保持在既定工况的最佳值，浓度过高泡沫多，成本也高，刺激皮肤，冷却性差；浓度过低，则
防锈性、抑制细菌能力和润滑性都变差。
而乳化液配比浓度受很多因素的影响,包括水压、水质、温度、流量、配比装置准确度等。
现有的乳化液配制，大多数靠取样用光折射计观察，其精度不高，效率低，受人为因素影响较大。
该系统采用“超声波乳化液浓度在线检测仪”，利用超声波在全溶性液体中的传播状态是随溶液的温度、压力、介质混合单元数、单元浓度而变化的原理，通过特定的计算方法和数据处理，实时测量乳化液样品浓度值，根据其浓度的不同，此仪器输出：4-20mA或0-5V任一开关量，RS485接口传输，通过实测数据域设定数据的比较，完成对乳化液浓度的实时监测和自动配比。
2.2 系统分析
1.综采工作面乳化液浓度在线监控系统能实现自动监测和自动配比，能适应高产高效的自动化工作面；
2.在煤炭行业的设备监控监护方面具有领先性，系统的开发是在信息化水平比较高的矿井进行的，能够帮助煤炭企业将信息化建设提升到行业领先水平。
3.将乳化液浓度的自动检测和配比系统纳入整个综采工作面的综合监测与控制系统。
2.3 乳化液检测管理的缺陷
现在在神东这样先进的矿井仍然不能实现乳化液浓度的实时监测，只能定时间的去人工检测，如果现场工作者不能很好的执行定时检测，乳化液的合理浓度的就不能保证，具体表现在：
1.人工检测的精度不能保证；
2.人工检测完全靠制度去维持；
3.机电运行管理工作者不能得到连续的浓度数据，完全靠汇报和自检。
2.4 系统建成后的效果：
1.能实现乳化液浓度的连续的实时监测；
2.杜绝人为的乳化液浓度失调，且能实现自动配比；
3.能实现矿调度和机电管理部门对设备运行的有力监管；
4.实现设备的高效运行和保护。
三、乳化液浓度在线监测系统实现方案
乳化液浓度在线监测系统，利用当前先进的检测仪器，对乳化液浓度进行不间断的监测，再通过自动配比装置来实现乳化液的科学浓度。
3.1 煤矿用乳化液浓度在线监测系统实现：
1、井上计算机动态显示监测参数，报警；
2、井下现场显示数据和报警；
3、监测数据自动记录存储；
4、连续监测曲线显示，分析；
5、历史数据查询及报表输出；
6、数据库数据信息共享；
7、监测日报网上报表；
3.2 乳化液浓度在线监控系统硬件组成
根据乳化液的设定浓度值以及超声波乳化液浓度在线检测仪、检测到的实际浓度值计算出浓度偏差，通过一定的控制算法，得出步进电机的转速，利用HY6220计数卡向步进电机发送合适的脉冲，控制步进电机的转速，进而控制乳化油向乳化液箱的供油流量。
通过控制乳化油的进油量，使乳化油的流量和清水流量之比达到某一范围，即可保证乳化液浓度值达到设定要求。
该系统在乳化液箱内部安装了液位开关，并通过数字量输入板卡 6110可实时检测高低液位。
当乳化液液位高度超出最高警戒限时，系统通过6160板卡关闭水阀和步进电机，停止配液；而当液位的高度低于最低警戒线时，系统则进行声光报警。
不仅能实现乳化液浓度的在线检测 ，而且可以同时实现乳化液浓度的自动配比。
图1 系统结构示意
3.3 乳化液浓度在线监控系统软件设计
系统软件的控制算法采用限定范围的 P I 控制算法，其基本思想和具体做法是：将浓度区间从低到高分成 4个部分，用 C0表示目标浓度，C P表示配液过程浓度值，如图2所示。
图2 浓度区间划分示意图
图2中，C1，C2，C0，C3为根据配液实际情况划分的浓度区间。
① 当过程浓度 C P＜C1，用很大的乳化油流量进行配液，使过程浓度迅速达到
C1以上；② 当过程浓度 C1＜C P＜C2用较大的乳化油流量进行配液，使得过程浓度缓慢上升 ，逐步逼近目标浓度 C0，同时避免超调过大；③当过程浓度 C P>C3，用很小的乳化油流量进行配液，使过程浓度很快回到C2和C3之问；④ 当过程浓度C2＜C P＜C3时，采用PI 控制算法，确保过程浓度能够精确地控制在目标浓度附近。
系统采用限定范围(C2～C3)的PI控制算法可避免一开始就使用PI控制算法而导致过饱和，从而使得控制超调。
3.4 系统数据与信号传输
利用工业计算机和现代矿井通讯技术，把超声波乳化液浓度在线检
测仪测量的数据通过RS485网络接口与其他监测网络联接,数据经采集电路送到处理器进行分析处理,被监控参数用液晶显示屏进行显示,由键盘控制设置参数,必要时监控系统发出报警信息并通过采集的信号控制电
磁阀,进行断电保护,并可保存出错记录,可供用户随时查询与分析,从而实现了乳化液泵站的智能监控。
四 选题的特色
( 1 )能够使用高精度实时浓度检测仪器与技术取代目前仍在使用中的传统检测手段。
( 2 )自动配液代表了乳化液配制方法的发展趋势。
配制合理、浓
度稳定的乳化液是延长液压设备工作寿命，降低生产成本的有效途径。
( 3 )采用先进的传感检测和计算机控制技术，将乳化液的浓度检
测和配比结合起来实现乳化液浓度的在线检测和自动配比，符合现代化矿井生产技术的发展趋势。
五、参考文献
[1]张德新，乳化液浓度超声波检测装置研究 [ D]山东科技大学，2005；
[2]王晓丽，乳化液浓度自动检测及其配比系统。
煤矿机电，2006；
[3]宋理敏、寇子明、杨贵元，乳化液浓度的动配比和在线检测[J]，机械管理开发，2006（1）；
[4]张勇，矿用乳化液矢量自动配比装置研究 [D]，泰安：山东科技大学，2005；。
