[實用新型]一種乳化液濃度在線自動控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420125028.3
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN203990332U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李森;左海軍;王劍強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: B01F3/08
• 分類號: B01F3/08;B01F15/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及乳化液濃度在線自動控制，尤其涉及一種煤礦井下綜采工作面供液系統(tǒng)的乳化液濃度在線自動控制裝置。

背景技術(shù)

乳化液作為液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，被譽(yù)為液壓系統(tǒng)的“血液”。其濃度是乳化液性能的最重要的參數(shù)之一。濃度過高容易導(dǎo)致密封失效，乳化液泄漏。濃度過低又容易導(dǎo)致抗腐蝕性降低，液壓部件銹蝕，最終導(dǎo)致系統(tǒng)失效。盡管隨乳化油品牌、牌號差異，各乳化油廠家所推薦最佳濃度略有差異，但是從總體上來說，液壓系統(tǒng)乳化液平均濃度控制在3％-6％范圍以內(nèi)是比較合理的。

目前，在實際生產(chǎn)中，乳化液濃度的檢測和控制還主要是傳統(tǒng)的人工離線操作。具體做法是工人從液壓系統(tǒng)里人工取樣乳化液，澆淋到手持糖量儀上，然后從目鏡里讀出藍(lán)白分界線所在的刻度值(實為白利糖度，需乘以折光系數(shù)才是濃度值)，作為乳化液濃度值的表征。然而各種品牌、牌號、各個濃度下的乳化油折光系數(shù)都略有差異，而實際操作中常簡單地以刻度值乘以2.5(折光系數(shù))來執(zhí)行。因的該方法存在測量準(zhǔn)確度不高，人工讀數(shù)存在個體偏差，以及離線手工操作，測量值不便于保存，也不方便用于閉環(huán)控制等諸多問題。因此乳化液濃度的在線檢測和控制變得日益重要。

對于乳化液在線檢測的問題，國內(nèi)外科技工作者和廠家進(jìn)行了大量的工作，先后嘗試了透光法、電磁波衰減法、超聲波聲速法、折光法等等方法來進(jìn)行在線檢測，也已經(jīng)取得了一定的應(yīng)用效果。其中折光法濃度傳感器盡管鏡頭清潔問題還沒有很好地解決，也已經(jīng)取得了井下推廣應(yīng)用。然而，這類系統(tǒng)目前也只是實現(xiàn)了在線自動測量替代手工測量，自動控制裝置所應(yīng)該具備的自動控制功能卻一直還是工人憑經(jīng)驗在手工控制。

綜采工作面供液系統(tǒng)是一個有時延的動態(tài)系統(tǒng)。乳化液泵在源源不斷地往工作面上抽送乳化液，同時液箱也會源源不斷地回收工作面上返回的液體。整個液箱里的液體大致需要十幾分鐘到半個小時才能完成一次循環(huán)。而且因為工作面管路、液壓元件泄露、安全閥動作等等原因，系統(tǒng)存液會隨時間逐漸消耗。所以需要定期補(bǔ)充乳化油和水。又由于當(dāng)前配液裝置還是半自動，配比精度不可靠，操作工個體經(jīng)驗差異導(dǎo)致液壓系統(tǒng)乳化液濃度波動范圍較大(低于1％到高于8％的情況都有出線)、波動比較頻繁(每個班補(bǔ)給配液3-5次，系統(tǒng)濃度就波動3-5次)。這給液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來了極為不利的影響。

實用新型內(nèi)容

為解決上述問題，本實用新型提出一種乳化液濃度在線自動控制裝置。將工作面供液系統(tǒng)進(jìn)行整體考慮，列出影響乳化液濃度的各個因素抽象成變量，并將這些變量的相互影響關(guān)系抽象出系統(tǒng)控制模型，采用多種傳感器檢測各個關(guān)鍵位置、關(guān)鍵因素的實時值。然后將這些傳感器信息輸入控制模型得出相應(yīng)的補(bǔ)給策略，調(diào)節(jié)加油變量泵和加水變量泵各自的啟、停和運(yùn)行時間，從而實現(xiàn)系統(tǒng)乳化液濃度的在線自動控制。

具體來說，乳化液濃度在線自動控制裝置，包括1個控制器、3個濃度傳感器、3個流量傳感器、1個液位傳感器、1個壓力傳感器、2個電控變量泵，控制模型及補(bǔ)給策略以軟件的形式嵌入在控制器內(nèi)部，

其中控制器通過查詢傳感器信息，檢測當(dāng)前配液口、回液口、出液口乳化液濃度并比較其與目標(biāo)濃度的差異，當(dāng)超值達(dá)到設(shè)定閾值之后，結(jié)合液位傳感器信息，控制器根據(jù)濃度控制模型計算得到特定的補(bǔ)給策略。然后根據(jù)該策略準(zhǔn)確控制加水和加油的變量泵的啟動、停止、及運(yùn)行時間，從而實現(xiàn)乳化液濃度在線自動控制，

3個濃度傳感器分別位于配液口、回液口、出液口；

3個流量傳感器分別位于配液口、回液口、出液口；

液位傳感器位于液箱內(nèi)部高位，用于監(jiān)測液箱內(nèi)存留的乳化液液位是否達(dá)到高限；

壓力傳感器位于液箱內(nèi)部低位，通過檢測液箱內(nèi)低位液體壓力來監(jiān)測液箱內(nèi)液位高度；

2個電控變量泵均受控制器控制，一個用于控制加油的量，一個用于控制加水的量。

優(yōu)選所述的控制器為北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的KXH12型泵站用控制器。

優(yōu)選所述的濃度傳感器為北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的乳化液濃度傳感器。

優(yōu)選所述的壓力傳感器為北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的GPD20K型壓力傳感器。

優(yōu)選所述的壓力傳感器為北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的KHU15型液位開關(guān)。

本實用新型的優(yōu)點在于：

1、采用閉環(huán)負(fù)反饋模糊控制手段逐漸逼近控制目標(biāo)，乳化液濃度波動范圍小，在3％-6％合理范圍內(nèi)；

2、系統(tǒng)響應(yīng)快速，在液箱有容量的情況下，半小時以內(nèi)就可以將整系統(tǒng)乳化液濃度在線自動控制到目標(biāo)濃度；