乳化液泵站监测系统的设计.doc

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1、0前言乳化液泵站作为液压支架的动力源，它直接影响到液压支架的工作效率并随着液压支架的发展而发展。对于乳化液泵站的研究国外进行得相对早一些，我国是从七十年代初开始的。当时煤科总院太原分院和大同矿务局合作，成功研制我国第一套液压支架，与此同时，也研制成功了公称压力为10MPa，公称流量为100L/min的RB100/10型乳化液泵站，从而揭开了我国液压支架乳化液泵站研究发展的序幕[1]。随着高产高效综合机械化工作面大流量电液控制液压支架的发展，乳化液泵站也不断更新换代，总的趋势是增大主要性能参数，提高结构可靠性，采用微机自动监控新技术[2]。乳化液工作

2、压力普遍提高到40MPa以上，流量一般为300L/min，最大达500L/min。泵站的乳化液箱容积也不断增大，原伽立克乳化液箱容积达到3785L。乳化液箱自动保护功能日益齐全。液箱上装有吸排液过滤器、磁力过滤装置和自动配液装置。泵站监控系统，通过传感器可实现液压系统流量和压力的连续监测和显示，自动控制电液卸荷阀的卸荷和加载。微机监控系统还有编程功能，可编制开停、补油、补液等程序。同时具有数据存储、故障诊断和自检记忆等功能。目前国内外对相关泵的监测研究都较多，而且国外关于乳化液泵监控的相关产品已经研制出来，有的在我国少数煤矿得到应用，结果表明性能可

3、靠、稳定，具有相当的实用价值。国内的大多数煤矿企业乳化液泵站在工作过程中缺乏相应的状态监测，在出现异常和故障情况时不能及时有效的停机和检修，从而给企业带来很大的浪费和损失。因而，如何将现代化的状态监测技术与乳化液泵站的这一传统的工程领域有机的结合起来，带动乳化液泵站向智能化、机电一体化方向发展，提高乳化液泵站工作时的安全性、可靠性，是当前面临的问题之一。1乳化液泵站监测系统总体设计1.1乳化液泵站基本组成液压支架的工作液体是由乳化液泵站提供的。乳化液泵站一般由乳化液泵、乳化液箱配套而成，并具有完善的控制、过滤及安全保护。乳化液泵一般采用卧式三柱塞往

4、复泵的结构形式。具有工作压力高，结构简单、工作可靠、使用寿命长等特点。乳化液泵也可派生成喷雾灭尘泵，改用清水为工作介质，向工作面采煤机提供冷却水源和喷雾灭尘用水。近年来随着高压大流量乳化液泵的发展，也出现少数五柱塞式和个别变量乳化液泵。国外大功率乳化液泵的减速箱一般使用压力润滑并加装冷却风扇，而国产乳化液泵多用飞溅润滑。乳化液箱是存储、回收、过滤和沉淀乳化液的设备，它与乳化液泵一起向工作面支架系统提供压力液体。吸液过滤器和断路器分别用于过滤乳化液与防止乳化液箱的泄漏。图1-1乳化液泵站Fig.1-1Emulsionpumpstation1.2乳化液

5、泵的工作原理与相关参数计算1.2.1乳化液泵的工作原理根据设计要求，乳化液泵站采用卧式三柱塞往复定量泵。卧式三柱塞往复定量泵的三个柱塞水平放置，泵工作时电动机的旋转运动通过一对齿轮副减速后带动曲轴旋转，再通过连杆、十字头滑块将曲轴的旋转运动转化为柱塞在泵缸体中的往复运动。当这种曲柄连杆机构带动柱塞远离柱塞腔时为柱塞的吸液行程，这时柱塞腔内的密闭空间增大形成负压，乳化液在大气压力作用下打开吸液阀进入柱塞腔；曲柄连杆机构推动柱塞使柱塞腔容积减小时为柱塞的排液行程，乳化液在柱塞推力作用下打开排液阀进入支架液压系统。曲轴旋转一周完成柱塞的一个往复行程，即完

6、成该柱塞的一个吸排液过程。卧式三柱塞泵的结构示意图如图1-2。图1-2柱塞泵的结构示意图Fig.1-2Rampump'sstructureschematicdrawing1－曲轴2－十字滑块3－齿轮箱4－电机5－柱塞6－单向阀1.2.2乳化液泵站相关参数计算1)乳化液泵理论排量、理论流量、流量脉动计算(1)理论排量曲轴旋转一周柱塞缸体内容积的变化值称为泵的理论排量，试验中常把曲轴一转中泵空载时排出液体的体积当作理论排量。泵的理论排量可用下式计算：（1-1）式中：d柱塞直径(cm)；r曲柄半径(cm)；Z柱塞数目(2)理论流量泵无负载的情况下每分钟输

7、出液体的体积称为泵的理论流量。（1-2）式中：曲轴转速实际流量泵有负载时每分钟输出液体的体积称为泵的实际流量。（1-3）式中：泵的容积效率(3)流量脉动实际上泵的流量并不是均匀的。由于柱塞的运动速度随时间成正弦变化，且泵压出区同时工作的柱塞数目也在变化，因此泵的流量也将瞬息变化，流量存在着脉动。为了度量流量脉动的大小，引入流量脉动率：（1-4）式中：乳化液泵流量脉动率；乳化液泵最大瞬时流量；乳化液泵最小瞬时流量；乳化液泵的时间平均流量。流量的脉动必然引起液压系统管道内的压力变化，从而导致压力脉动。压力和流量脉动易引起管道和阀的共振，在泵站液压系统中

8、蓄能器就是为了削减压力和流量脉动而设置的。2)乳化液泵站额定压力计算泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力所要求的乳化