乳化液泵节能问题的研究.pdf

2 0 0 6 年第1 期 煤矿机 电 3 3 乳化液泵节能问题的研究 孟德远 ， 杜长龙 中国矿业大学 机电学院， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘 要 本文分析了乳化液泵可能采取的节能措施， 指出了乳化液泵流量连续调节的必要性， 并 提 出了实现乳化液泵流量连续调节的一种设想。 关键词 乳化液泵； 节能； 流量连续调节； 电控系统 中图分类号 T D 3 5 5 ． 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 6 0 1 0 0 3 3 0 2 Th e En e r g y S a v i n g S t u d y o f E mu ls i o n P u mp MENG De y u a n，DU Ch a n g l o n g C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， C h i n a U n i v e r s i t y o f M i n i n g a n d T e c h n o l o g y ， X u z h o u 2 2 1 0 0 8 ，C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r a n a l y s e s p o s s i b l e me a s u r e s f o r e n e r g y s a v i n g o f e mu l s i o n p u mp，p o i n t s o u t t h e n e c e s s i t y o f c o n t i n u o u s fl o w r e g u l a t i o n，a n d g i v e s a n i d e a f o r c o n t i n u o u s fl o w r e g u l a t i o n o f e mu l s i o n p u mp ． K e y wo r d s e mu l s i o n p u mp；e n e r gy s a v i n g ；c o n t i n u o u s fl o w r e g u l a t i o n ；e l e c t r i c c o n t r o l s y s t e m 1 引言 为了保证单体液压支柱 和液压支架随时可动 作， 乳化液泵站是连续运转的， 它排出的高压乳化液 通过溢流阀回流， 使箱中乳化液温度升高， 产生振 动、 噪声和冲击， 影响系统的平稳性和降低元件的使 用寿命， 并且造成大量电能的浪费。乳化液泵的节 能问题 ， 越来越多的得到重视。 2 节能措施分析 乳化液泵的输出功率 ／ v 6 0 X 1 0 w [ 1 ] j 、 式中p 一泵的工作压力， P a ； p 一泵的实际流量 ， L ／ mi n 。 由上式可知， 当工作面停止用液时， 降低泵的溢 流压力， 减少溢流能量损失， 是可以采取的节能措施 之一 。 液压支护设备顶盖或顶梁未与顶板接触之前， 需要的乳化液流量大 、 压力低； 而顶盖或顶梁与顶板 接触之后， 需要的乳化液压力高、 流量小。实现乳化 液泵输出流量可调， 低压时输出大流量， 高压时输出 小流量， 是另一节能措施。 两级压力控制的乳化液泵站系统采用霍尔集成 元件检测主供液管路 中的乳化液流动信号 ， 当工作 面不用液时 ， 由“ 节能控制器” _ l 使乳化液箱上原有 卸载阀的卸载压力稍大于控制器中主溢流阀的调定 压力， 实现低压溢流， 可节电2 5 ％ 一 4 2 ％。平顶山 煤矿机械厂研制生产 的 P R B型乳 化液泵采用独特 的液控内卸载方式 ， 在泵 的吸液 阀上安装一个液控 活塞 ， 使之成为一个液控单向阀。当T作面用液时， 液控单向阀与普通泵的吸液阀作用完全一样 ， 乳化 液泵正常工作； 工作面停止用液时， 系统压力升高， 吸液阀下面的活塞上移 ， 顶开吸液阀阀芯 ， 乳化液泵 吸入的液体直接由吸液 口排出卸载 。 ’ 。这种泵 节能效果显著， 卸载后处于完全空载状态， 没有卸载 冲击问题， 可以取消或小型化蓄能器， 提高泵的使用 寿命。但还有很多不成熟的地方， 如恢复压力不稳 定等。 Q R B一8 0 ／ 2 0乳化液泵 的输出流量是有级调 节的， 具有初撑力大和节能特点。日本 P L 8 4 ／ 5 6 0 型支撑掩护式液压支架乳化液泵也采用有级变量机 构 J ， 在泵头的三个吸液阀下各装一个卸载阀， 卸 载阀的开启压力 P P P 。当系统压力由低变 高时， 各阀相继卸载， 三个阀都卸载时泵的流量为 零 。平顶山煤矿机械厂研制 的 P R B一2 0 0 ／ 2 5 ／ 3 1 ． 5 维普资讯 - 3 4 煤矿机电 2 0 0 6 年第1 期 型乳化液泵能根据工作状况 自动调节， 供给中压大 流量或高压中流量工作液， 与同规格定量泵相比它 具有体积小、 重量轻、 低能耗等特点 。以上介绍 的几种泵输出流量有级调节系统， 虽然能达到节能 目的， 但往往选用容积较大的蓄能器， 以减小通断部 件的动作频率， 使得泵站的结构大为复杂。有级变 量乳化液泵站系统仍然存在大的瞬间液压冲击， 影 响泵站的平稳运行和使用寿命。要从根本上解决乳 化液泵站节能问题应实现流量的连续调节。 3 流量连续调节 国产阀式变量泵 Z R B 1 6 0 ／ 3 1 ． 5 A是在定量泵的 液力端加装变量 阀， 利用压力 反馈实现无级调节输 出能量与液压支架 的载荷 匹配 。但 在高压变量 区会出现较强的流量脉动甚至脉冲现象， 蓄能器及 其充气压力的选择非常关键。 比较值得借鉴的一种乳化液泵流量连续调节系 统如图 1 所示。 图 1 流量连续调节 系统 1 1 一十字头； 2 一高压泵 ； 3 一支架供液管道 ； 4 一 调节器 ； 5 一 滚子； 6 一 吸液 阀； 7 一杠杆 ； 8 滚子 ； 9 一凸轮 ； 1 0 一 活塞 泵的流量取决于吸液阀 6 ， 其控制系统由与十 字头 1 连接的凸轮 9和杠杆 7 ， 以及和凸轮相互作 用的滚子 8 ， 控制高压泵吸液阀6的滚子 5等组成。 当调节器处于最低位置时， 杠杆 7绕 0 点摆动， 滚 子5在工作行程中不与杠杆 7接触， 泵以定量泵的 形式工作。当调节器位于最上位置 0 时， 杠杆7绕 0 ， 点摆动， 在工作行程中， 滚子 5与杠杆 7相互作 用， 吸液阀完全打开， 泵不排液。当调节器位于中间 位置 0点 时， 在工作行程的部分时间h 中， 滚子5 与杠杆7相互作用， 泵不排液； 而在工作行程其余时 间 h 内， 滚子5与杠杆脱离接触， 吸液阀关闭， 泵排 液。调节调节器的位置 ， 就可以无级调节泵的流量。 本文提出用图2 所示的电控系统实现乳化液泵 输出流量的连续调节， 其工作原理为 下位机根据压 力反馈信号预测工作面的用液情况， 当工作面用液 量减少时， 即在部分工作行程 h 内， 下位机发出脉 冲信号给控制柱塞， 柱塞上移顶开吸液阀， 工作液直 接从吸液阀排回乳化液箱， 工作面不用液时， 整个工 作行程顶开吸液阀实现内卸载。下位机根据预测的 系统用液量输出控制脉冲， 实现流量的连续调节， 达 到节能的 目的。 、 图 2 流量连续调 节系统 2 4结论 乳化液泵流量 的连续调节可以很好的解决泵站 高压溢流带来的大量电能浪费问题， 同时减少了系 统的压力脉动和动负载， 但流量的连续调节结构本 身具有一定的难度， 变量机构较为复杂， 因此还有很 多研究工作要做。 参考文献 [ 1 ] 魏季良．霍尔效应法在乳化液泵节能中的应用[ J ] ．煤矿机 电 。 2 0 0 2 1 [ 2 ] 杨师斌． 等．乳化液泵的卸载问题分析[ J ] ．煤矿机械。 1 9 9 7 6 l 3 ] 卢春焕 。 等 ．自动卸载 阀的结 构与卸 载原理分析 [ J ] ．河南城 建 高等专科学 校学报 ， 2 0 0 1 4 [ 4 ] 牛曙光， 等． Q R B - 8 0 ／ 2 0 新型乳化液泵站研究[ J ] ．煤矿机械， 2 0 0 3 5 [ 5 ] 张贵伟， 等．高压乳化液泵几种变量方式的探讨[ J ] ．煤矿机 电 ， 2 0 0 0 3 [ 6 ] 郑刚， 等． 一种二级流量泵的设计方法[ J ] ．煤矿机械， 2 0 0 2 1 0 [ 7 ] 曹春玲， 等．阀式变量乳化液泵的流量特性 [ J ] ．重型机械， 2 0 0 3 4 作者简介 孟德 1 9 8 2一 。 男。 中国矿业大学机电学院在读硕士 研 究生。 收稿日期 2 0 0 5 0 7 2 8 ； 责任编辑 陶驰东 维普资讯