一种集成电液一体化系统的制作方法

1.本实用新型涉属于集成电液设计的领域，具体涉及一种集成电液一体化系统。


背景技术：

2.目前的高端泵站使用的主要是进口泵站，以强势的制造技术、先进的制造工艺、以及产品的性能可靠、故障率低、自动化程度高、服务寿命长等特点，占领了国内高端乳化液泵站的市场先机。但其价格高昂、售后服务滞后、配件(易损件)供应周期长、维护成本高等因素，需要我们认真吸收国外高端乳化液泵站的设计理念和技术的基础上，努力攻关创新，探索高端乳化液泵站国产化，减少对国外高端乳化液泵站的依赖具有重要的理论意义和实用价值，研发具有自主知识产权的综采设备，开发高端乳化液泵站是煤矿自动化领域研究的重点之一。目前乳化液供液系统普遍存在泵站流量低、无法实现大流量供液、不能够精准控制乳化液浓度、乳化泵组不能协同起停、泵站无法适应调节泵足运行状态以及保护功能不全等不足的问题。
3.如中国专利cn201020001909.6公开了一种乳化液配置系统，包括配置水箱，自动配比仪，所述自动配比仪包括油泵、电磁阀和控制箱；该系统通过对供应水进行过滤、软化、自动配比和反冲洗高压过滤等处理，使得乳化液配比用水中的杂质得到清除，水硬度得到了软化，乳化液能够按照浓度要求自动配成，为综采工作面液压系统设备提供了清洁、高效、安全、可靠的高压乳化液，但该系统的功能仅限于自动配比乳化液，并无通讯和故障检测等功能，无法实现全方位功能性。
4.如中国专利cn200610068517.x公开了一种矿用智能型乳化液泵站，包括乳化液箱、乳化液泵、乳化液管路、乳化液泵站控制器；乳化液泵站控制器包括主控制电路、辅助控制电路和plc可编程序控制器系统控制电路，乳化液箱内安装有压力传感器、液位传感器、浓度传感器、油位传感器，乳化液泵上安装有温度传感器，上述传感器通过电缆与乳化液泵站控制器连接；该泵站采用恒压变量供液，变频调速，智能化控制，工作性能可靠，泵站运行经济节能，但由于井下设备复杂又多，距离相隔甚远，该泵站并未采取措施进行就地分站，从而无法第一时间获得实时数据，不利于观察当前设备使用情况。
5.因此，如何提供一种能够实现对恒压供液提供全方位功能性保证，提升生产效率及可靠性、安全性，还能成为煤矿综采工作面高产、高效、长时间稳定工作、节能的保障系统，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于设计一种集成电液一体化系统，提供煤矿综采工作面高产、高效、长时间稳定工作、节能的保障系统。
7.为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
8.一种集成电液一体化系统，其特征在于：包括进水反渗透水处理装置、不锈钢净化水箱、乳化液自动配比站、乳化液辅箱、回液自动反冲洗过滤站、乳化液主箱、第一蓄压站、
第二蓄压站、高压自动反冲洗过滤站、乳化液泵、清水箱、喷雾泵；
9.所述进水反渗透水处理装置、不锈钢净化水箱、乳化液自动配比站、乳化液辅箱、乳化液主箱、第一蓄压站、高压自动反冲洗过滤站依次连接；
10.所述乳化液辅箱还与所述回液自动反冲洗过滤站进行连接；
11.所述乳化液主箱还与所述乳化液泵进行连接；
12.所述进水反渗透水处理装置还通过所述清水箱与所述第二蓄压站进行连接；
13.所述清水箱还与喷雾站进行连接。
14.优选地，所述乳化液泵设置有4个，所述喷雾泵设置有2个。
15.优选地，所述乳化液泵和所述喷雾泵上均设置有变频器。
16.优选地，所述进水反渗透水处理装置、乳化液主箱、乳化液泵、清水箱、喷雾泵上均设置有控制分站。
17.优选地，一种集成电液一体化系统还包括控制主站、交换机和组合开关；所述控制主站、交换机和组合开关之间相互连接。
18.优选地，所述交换机与用户上位机进行通讯，将泵站和液箱工作数据互传。
19.优选地，所述控制主站由主控箱和主电源箱组成。
20.优选地，所述主控箱由安全栅板、plc和隔离光耦板组成；所述工控显示器、安全栅板、plc和隔离光耦板各组件之间互相连接，并用于信号传输。
21.优选地，所述控制分站由本安控制器和控制分站器组成。
22.优选地，所述本案控制器包括本安触摸屏、防反接通道板和千兆交换机板；所述本安触摸屏、防反接通道板和第一千兆交换机板之间互相连接，并用于信号传输；所述控制分站器包括电源、安全栅板、plc、隔离光耦板和千兆交换机板；所述电源、安全栅板、plc、隔离光耦板和第二千兆交换机板之间互相连接，并用于信号传输。
23.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
24.1.本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统，通过建立对支架各类动作类型、时间控制、用液流量及液体压力传导性的动作模型，实现了液体流量和压力变化多角度系统供液，开创出集中和分布式控制的有机融合系统，采取了集中与独立两种驱动方式减轻了失控安全的可能性，满足了智能化矿山建设需求。
25.2.本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统，实现了对恒压供液的自动化控制、检测、监测、通讯、计算、pid调节、数字脉冲提供了全方位功能性保证，相对于机械化、电器控制处理的方式来说，大大提升了生产效率及可靠性、安全性，实现减源减本，是煤矿综采工作面高产、高效、长时间稳定工作、节能的保障系统，满足了智能化工作面单个以及成组支架的自动推移、拉架等需要。
26.3.本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统，交换机等提供煤矿井下安全可靠的网络通讯，保证设备能够及时上传实时数据，本安屏单元用于分站就地显示和操作，由于井下设备复杂又多，距离相隔甚远，就地分站的运用有利于得到第一手就地实时数据，有利于观察当前设备使用情况，其次在维修中通过就地闭锁可在现场处理故障检查对工作人员处理工作时既方便又安全。
27.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能
够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
28.根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
30.图1为本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统的流程图；
31.图2为本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统中控制主站的流程图；
32.图3为本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统中控制分站的流程图；
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
34.应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
35.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
36.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
37.本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
38.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
39.实施例1
40.本实施例介绍了一种集成电液一体化系统。
41.请参考图1，图1为本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统的流程图。
42.一种集成电液一体化系统，其特征在于：包括进水反渗透水处理装置、不锈钢净化水箱、乳化液自动配比站、乳化液辅箱、回液自动反冲洗过滤站、乳化液主箱、第一蓄压站、第二蓄压站、高压自动反冲洗过滤站、乳化液泵、清水箱、喷雾泵；
43.所述进水反渗透水处理装置、不锈钢净化水箱、乳化液自动配比站、乳化液辅箱、乳化液主箱、第一蓄压站、高压自动反冲洗过滤站依次连接；
44.所述乳化液辅箱还与所述回液自动反冲洗过滤站进行连接；
45.所述乳化液主箱还与所述乳化液泵进行连接；
46.所述进水反渗透水处理装置还通过所述清水箱与所述第二蓄压站进行连接；
47.所述清水箱还与喷雾站进行连接。
48.进一步地，所述乳化液泵设置有4个，所述喷雾泵设置有2个。
49.进一步地，所述乳化液泵和所述喷雾泵上均设置有变频器。
50.进一步地，所述进水反渗透水处理装置、乳化液主箱、乳化液泵、清水箱、喷雾泵上均设置有控制分站。
51.进一步地，一种集成电液一体化系统还包括控制主站、交换机和组合开关；所述组合开关连接有控制主站和交换机，所述控制主站、交换机和各控制分站之间通过profinet协议进行通讯连接，所述交换机和控制中心之间通过tcp/ip协议进行光纤通讯连接。
52.进一步地，所述交换机与用户上位机进行通讯，将泵站和液箱工作数据互传。
53.矿上供过来的水源经过进水反渗透水处理装置净化后作为乳化泵站和喷雾泵站水源。净化水和乳化油在自动配比站中混合成乳化液后进入乳化液箱，乳化泵输出乳化液，为采煤工作面液压支架和煤层注水、钻孔、切割等提供动力源，也适用于地面高压水射流清洗设备和地下注水以及其它液压设备。支架回液经回液自动反冲洗过滤站过滤后进入乳化液辅箱循环使用。喷雾泵站输出压力水，为采煤、掘进工作面及其它需要喷雾灭尘的地方提供动力源。
54.本实施例的技术方案是将上述集成电液一体化系统通过以太网通讯控制方式，同时扩展rs485通讯控制方式可靠的网络通路，保证设备实时有效的大数据汇总，从而利用本安屏单元用于分站就地显示和操作，由于井下设备种类繁多，距离间隔相隔较远，就地分站有利于得到实时第一手数据，有利于观察当前设备使用情况，其次就地维修通过现场闭锁既方便又安全。
55.实施例2
56.基于上述实施例1，本实施例介绍了一种集成电液一体化系统中的泵站控制，泵站控制包括控制主站和乳化液泵、喷雾泵上设置的控制分站。
57.请参考图2，图2为本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统中控制主站的流程图。
58.控制主站由主控箱和主电源箱组成。泵站和液箱操作、温度、液位、压力(本安)等信号经过主控箱安全栅板，输出安全信号给plc处理，plc输出信号经过隔离光耦板，输出安全信号控制电磁阀、开关等负载，主站和地面控制中心通过交换机光纤通讯。
59.请参考图3，图3为本实用新型所提供的一种集成电液一体化系统中控制分站的流程图。
60.控制分站由本安控制器和控制分站器组成。泵站和液箱操作、温度、液位、压力(本安)等信号经过本安控制器通道板(稳定电信号)，输至控制分站器安全栅板，输出安全信号给plc的i/o(输入输出)模块，plc输出信号经过交换机板和主控箱进行通讯，输出安全信号控制电磁阀、开关等负载。
61.泵站控制通过检测配比溶度，pid调节清水和乳化油配比量，实现泵站乳化液自动配比，配比浓度精度高。
62.泵站控制会根据工作面支架的用液流量大小对主泵动静态运行特性研究自动开启和关闭乳化液泵站主泵和辅助泵，实现多泵智能联动，实现多泵的“主，次，备”控制，直观的展示了主泵的运行疲劳程度和健康状态，有效提高了主泵运行可靠性，实现乳化液恒压输出控制。并通过压力曲线功能显示，生动形象的展示了压力的稳定情况，并具备了数据记忆存储的能力有效的展示外部硬件使用情况，对检修维护起到了良好的指导作用。
63.泵站控制能够自动检测乳化液出口过滤装置压差，实现过滤装置的自动清洗，控制方式有压差模式、时间模式、压差 时间模式、手动模式。
64.泵站控制能对乳化液泵站的油温度、油压、转速(震动)及油位进行检测，实现泵站运行状态良好工作状态。
65.泵站控制会采集所有传感器数据，并在上位机系统界面实时监测工作面的工作状态，实现自我诊断、预判、故障报警，安全闭锁从而做到运行过程全自动化的智能控制。集成电液一体化应用系统中主控制器将数据通过网络传输至工作面各单一设备，同时可以在矿井下和井上监控主控制器相同的人机界面并可以井上远程遥控操作，实时监控设备运行情况，大大提高工程设备智能化无人操作的可控性，每套系统中，各个分站可与主控制器环网通讯数据交换，可独立采集现场设置工艺参数和保护，并检修时可以实现泵站就地闭锁。
66.实施例3
67.基于上述实施例1，本实施例介绍了一种集成电液一体化系统中的乳化液自动配比站。
68.乳化液自动配比站主要由箱体、电控系统、供水增压泵、供水单向阀、供水过滤器、供水电动阀、供水球形截止阀、液动式自动配比装置、比例加油装置、油量控制过滤装置、乳化液输送管道泵、供水压力传感器、供水流量传感器、供油流量传感器、贮油室油位传感器和贮液室液位传感器等组成。
69.所述箱体主要用来贮存乳化油和贮存配制好的乳化液，又是安装各元器件的基架，采用不锈钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度，其贮油量为1000l，贮液量为1500l。在箱体的右端后部和前端二侧分别装有油位和液位观察窗，便于观察油液位高低，下部设有放液口，必要时可将放油塞拧掉放尽箱内油液。乳化液输送管道泵安装在箱体前端的下部；供水增压泵、供水过滤器、油量控制过滤装置、供水单向阀、供水电动阀、供水球形截止阀和供水压力传感器安装在箱体的右端；比例加油装置安装在箱体的后端；在贮液室顶部装有液位传感器；液动式自动配液装置、供水流量传感器、供油流量传感器安装在贮油室上部的隔腔内；隔爆兼本安型控制箱安装在箱体后端贮油室的上部，并在控制箱前侧装有油位传感器和手工加油口滤清器。
70.所述乳化液自动配比站为整体式布置，具有结构紧凑、外形美观、配比性能稳定、受供水压力影响小，油水搅拌混合均匀和操作方便等特点。
71.所述乳化液自动配比站具有数据采集功能，能采集液箱液位、油箱油位、油温、乳化液浓度、电磁阀、电动阀状态的实时数据。
72.所述乳化液自动配比站具有控制功能，能将浓度检测范围控制在1％～15％。
73.所述乳化液自动配比站还能对乳化油油位进行保护，在乳化油油位不足时禁止启动自动配比，能实现提示加乳化油。用户将油管投入乳化油桶后，能实现自动抽取油桶内的乳化油，然后输送到乳化油箱存储起来，到达设定油位后停止抽油；乳化液配比浓度可以根据浓度传感器反馈信号，精确控制配比到设定浓度；配液过程，实现全自动无人值守；具有声光报警功能，能实现采集配液箱液位、乳化油箱油位、工作面液箱液位、水箱液位等液位传感器实时数据和液位异常报警信息。
74.泵站乳化箱容积设计公式：v＝v1 v2 v3 v4[0075]v1
：增压泵最低吸液口时，箱体内水的体积。一般为液箱的长
×
宽
×
最低高度，取q0＝150～200l计算结果。
[0076]v2
：所有管道内的液体体积，
[0077]
式中：d1—进液管内径，h1—进液管总长度，
[0078]
d2—回液管内径，h2—回液管总长度。
[0079]v3
：泵容腔内的容积
×
泵的数量
[0080]v4
：正常工作时支架立柱所需要的用液量，
[0081]
式中：d3—支架立柱液压缸内径，h3—升降立柱的高度，
[0082]
k1—每台支架的立柱数量，k2—每次移动的支架数量。
[0083]
泵站乳化液箱容积的设计：按泵站工作流量选择容积：
[0084]v1
≥3q q0＝1550l
[0085]
式中：q—泵的数量；
[0086]
q0—液箱箱底至吸液口最低液位时的流量，取q0＝150～200l。
[0087]
满足因停泵可能造成的全部回液管回流的流量。
[0088][0089]
式中：d1、d2—主进管、回液管的内径，d1＝5cm、d2＝6.3cm；
[0090]
l1、l2—主进管、回液管的长度，l1＝4500cm、l2＝4500cm。
[0091]
满足因煤层厚度变化使支架立柱伸缩而造成的流量差。
[0092]v3
≥d2hnz1×
10-3＝2122.14l
[0093]
式中：d—立柱缸体内径，d＝32cm；
[0094]
h—煤层厚度变化量，h＝110cm；
[0095]
n—每架支架的立柱数，n＝4；
[0096]
z1—同时动作的支架数，z1＝6；
[0097]
乳化液箱容积：v＝v1 v2 v3＝4100.66l。
[0098]
实施例4
[0099]
基于上述实施例1，本实施例介绍了一种集成电液一体化系统中进水反渗透水处理装置。
[0100]
所述进水反渗透水处理装置通过控制系统、药剂、过滤桶、储水箱进行过滤和增添药剂处理硬质水问题。将地面水源通过井筒直接进入井下工作面的原水由于重力引起的3mpa～4mpa高水压通过集成电液一体化应用系统中的进水反渗透水处理装置采集到压力传感器的压差信号后反馈给比例减压阀装置减至0.3mpa～0.5mpa左右工作压力来作为水源再经过精密过滤器过滤净化后存储入软水箱，反渗透水软化控制具有软化水箱液位保护，软化水液位不足时根据液位传感器反馈信号启动增压泵自动抽取软化后的净水。用户将水管和乳化液箱连接后，能实现自动抽取软水箱内的软化水给乳化泵供水。进水反渗透水处理装置可以精确控制水的压力并去除原水中的杂质颗粒物；在软化水过程中还能实现采集井水压力和软水箱液位等传感器实时数据和液位异常报警信息，实现全自动无人值守。
[0101]
实施例5
[0102]
基于上述实施例1，本实施例介绍了一种集成电液一体化系统中的变频器。
[0103]
集成电液一体化应用系统中主cpu模块从压力传感器采集到供给支架系统中的压力值。当支架液压系统的压力超过电子卸载阀预先设定的卸载压力时，集成电液一体化应用系统中控制电路断开电磁铁电源，电磁阀处于开启状态，滑阀开启卸载阀卸载。当支架液压系统的压力降低至预先设定恢复压力时，集成电液一体化应用系统中控制电路给电磁铁电源供电，电磁先导阀关闭，滑阀关闭，卸载阀向工作面的液压系统加压。
[0104]
所述变频器通过cpu作为主控制器进行编程来对现场压力流量进行控制，通过卸载阀小力推大力的技术指标要求来实现设备的使用寿命及稳定作用，以卸压的及时性来提高供液系统的恒压控制，有效地达到了用液设备循环不浪费的效果。磁卸载阀不仅能够实现电控和液控两种卸载功能，而且能够实现两种功能的自动切换，既可手动、也可自动，泵站恢复压力由原来的的70％提高到85％以上，泵站供液效率提高10％，液压支架平均支护力增加10％(约3mpa)以上，支架移架速度提高15％。同时，即使电磁阀失效，也可以通过调节电磁阀上的过载螺旋杆，让电磁先导阀完全处于关闭状态，一直处于高压供液状态，彻底失去作用。系统压力只能通过机械先导阀控制主阀卸载从而达到机械卸载阀还能自动卸载，提高泵站整体的安全保障能力；既可手动、也可自动，在电磁卸载阀一级保护泵站系统的同时，还有机械卸载阀的二级保护。
[0105]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，其并非因此限制本实用新型的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本实用新型的保护范围内。