乳化液泵站多功能自動控制綜合保護裝置的設計應用
液壓傳動因為具有調速平穩、噪音小、能夠實現無極調速等優點，被越來越多地應用到煤礦井上下生產實踐中。在我廠，為了滿足加工和檢修需要，提高工效，我們先后研制并自主加工制作了液壓壓力機及液壓單體試壓裝置等設備，并配套安裝了一套乳化液泵站系統，為液壓設備和設施提供動力。為了保證乳化液泵的安全高效運轉，乳化泵箱內的液面必須保持在一個適當的高度，而在實際的使用過程中，由于整個液壓系統涉及的范圍比較廣，維護工作量較大，一旦維護不到位，就會出現管路泄露；而且在進行單體試壓時，單體柱內的乳化液因直接外排，使得乳化液泵箱內的液位急劇下降，如果乳化液得不到及時補充，乳化液泵因供液不足或空轉而急劇發熱，損壞密封，影響整個液壓系統的正常工作，存在嚴重的安全隱患；同時乳化液泵箱在乳化液補充到位的情況下如果不能及時關閉，就會使乳化液溢流，造成浪費。此前為解決上述隱患我們曾采取了在泵箱上安裝浮子式水位控制儀的方法，但該水位控制儀在使用中還存在以下不足：
1、浮子的閥桿與閥芯等部件易發生銹蝕，影響進液閥開閉的可靠性，無法保證乳化液泵始終處在正常水位狀態下運行。
2、一旦發生進液中斷，在乳化液泄露嚴重的情況下，乳化液泵極易在缺液的狀態下空運轉，造成電機與乳化液泵的部件燒損。
為此，我們特設計制作了乳化液泵站多功能自動控制綜合保護控制裝置，該裝置的成功設計與應用，很好地解決了上述問題，確保了乳化液泵站的安全運行。
二、可行性研究
人員方面：本項目小組成員由電修車間技術骨干組成，熟知水位自動控制及綜合保護工作原理，現場實踐經驗豐富，小組成員曾完成多項成果的研制，完全具備該項目所要求的技術能力，能夠根據乳化液泵站工作特點，制定出科學合理的自動控制及綜合保護方案，合理確定技術參數，選用相應的電器元件，自行進行加工制作。
物質條件：設計乳化液泵站多功能自動控制及保護裝置是防止乳化液泵站在工作時因供液不及時或存在過載、短路、漏電、斷相等安全隱患情況下繼續運行的一項有效措施，廠領導對此給予高度關注，并從設備保障和材料供應方面給予大力支持。機修廠擁有常規的加工設備及各種電器元件，為加工制作該裝置提供了良好的物質條件，乳化液泵站的操作及檢修人員作為該項目實施的受益人，均能積極參與項目研制當中，及時對該裝置的設計及加工制作提供有益建議，確保本項目的順利開展
三、項目研制目標及設計內容
項目研制的目標：設計制作出一套結構緊湊、功能齊全、操作便捷的自動控制綜合保護裝置。
設計的主要內容：
1、功能設計方面:主要從水位多功能自動控制和電氣綜合保護兩方面考慮。
1)水位多功能自動控制功能：該裝置應能夠在乳化液泵運行期間，對泵箱液位進行時時控制，當液位降到最低位置時，能夠及時打開進液閥門補充，防止乳化液泵在缺液狀態下運行；當液位補充到高位時，能夠自動關閉進液閥門，避免液體從箱體內溢出，造成資源浪費；
2)電氣綜合保護功能：當電機出現過載、漏電、短路、斷相及無法正常進行進液的情況下，能夠及時切斷電源，避免設備帶故障運行，引發事故。
2、結構尺寸設計：設計原則在滿足上述能夠要求的前提下，盡可能地縮小裝置的整體外形尺寸，以減少占用空間。設計時應注重考慮的因素及尺寸如下：
1)各電器元件的選用及布設位置：根據乳化液泵的技術參數，合理選定相應的電器元件，并使各元件之間保持一定的安全距離的前提，科學布設各元件的位置，確保盤面布局結構緊湊、整齊美觀。
2)盤座尺寸及配電箱體的尺寸：根據盤面布局，確定盤座的尺寸為580mm×400mm，最終確定與之配套的電控箱體的尺寸為700mm(寬)×600mm(高)×260mm(深)，并確定在箱體正面上開挖相應的指示燈、按鈕安裝位置。
3、電器元件及材料的選用
電器元件及材料的選用以滿足安全使用要求，易獲取，降低制作成本為原則。
選用的主要電器元件具體如下：
1)總電源控制開關：NM1LE-100S/3N300型空氣開關
2)接觸器：CKJ5-160 AC36V真空交流接觸器，額定電流為660A。
3)電機綜保： JDB-80-A型電機綜合保護，最小短路電流為5A ，最大短路電流為80A。
4)控制變壓器：QJZ-30型控制變壓器，輸入電壓為380/660V,輸出為36V。
5)時間繼電器：ST6P-2.10S AC36V超級時間繼電器，額定電流為5A。
6)中間繼電器：J27-44 AC36V，額定電流為5A。
7)電磁閥： DFB-20/10防爆型電磁閥，功率28W，電壓為AC36V。
以上元件除電磁閥為自行購買外，其余均為礦常用的開關配件。
電控箱箱體、盤座材料的選用
1)框架選用30#等邊角鐵。
2)面板選用3mm厚的鋼板。
3)配電盤盤座選用5mm厚的絕緣膠木板。
以上材料全部為廠常用材料，易于獲取。
四、多功能自動控制綜合保護裝置的加工制作
在完成上述設計及選材的基礎上，小組成員繪制了多功能自動控制綜合保護裝置加工制作圖，對加工制作工藝流程及質量標準進行明確，具體如下：
多功能自動控制綜合保護盤制作流程
電控箱箱體的制作流程
電控箱組裝
加工質量要求：
1、電器元件及線路安裝布設質量要求：
1)電器元件布設間距合理，安裝規整，固定可靠。
2)線路布設規整，接線工藝應符合規范，無虛接、無毛刺，各線路間無交叉，接頭壓接牢固。
3)電器元件標識齊全、清晰。
2、控制箱體加工質量要求：
1)各焊縫應平滑飽滿、無漏焊、氣孔、夾渣等缺陷，各棱角進行磨圓處理。
2)、加工完畢后，應進行除去毛刺和焊渣，對割邊進行拋光打磨。
3)、箱門與箱框采用合頁連接，箱門開閉靈活，無阻卡，箱門與箱框配合平整。
4)、進行噴漆處理，噴漆漆層厚度及顏色應均勻一致，無漏噴，無流墜。
五、多功能自動控制綜合保護裝置的結構及工作原理
1、多功能自動控制綜合保護裝置的結構
該乳化液泵多功能自動控制綜合保護綜合控制裝置由電源開關、真空接觸器、阻容吸收、時間繼電器、中間繼電器、JDB電機綜保裝置、水位多功能自動控制器、傳感器探頭、電磁控制閥、熔斷器、控制按鈕、狀態指示燈等組成，具體結構詳見附后的實物圖片。
該多功能自動控制綜合保護裝置安裝在液壓泵站附近的墻體上，電磁控制閥組與進液管相連，固定在泵箱上，液位測量儀安放在泵箱箱體內，測量儀上標有低水位、零位和高水位，低水位距泵箱箱體底部約500mm。
2、多功能自動控制綜合保護裝置的工作原理
該裝置的工作原理圖詳見附圖一，工作原理如下：
合上空氣斷路器，變壓器KB得電輸出36V電壓，供電給JDB電機綜保和水控插件。當負荷絕緣>22千歐姆時，JDB綜保3、4點閉合為電機啟動做準備，并且電源指示燈LED1亮。
開關設定為有保狀態。在有保狀態時，當水箱水位在高水位時，水控插件工作，水控插件的常開點J-1閉合，中間繼電器ZJ得電，ZJ-1閉合為啟動主泵做好準備。ZJ-2閉合，水位正常指示燈亮。按下主泵啟動按鈕QA，真空接觸器得電乳化液泵工作。當水位下降到低水位以下時，水控插件J1失電，水控插件的J-1點由常閉變為常開，中間繼電器ZJ失電，保護點ZJ-1斷開，ZJ-2閉合、缺水指示燈亮，電磁閥工作。開始往水箱注水，當水位高度達到高水位時，水控插件J-1閉合，然后ZJ得電，保護點ZJ-1閉合，ZJ-2斷開，切斷電磁閥電源停止供水。同時ZJ-3閉合，水位正常指示燈亮，從而達到水箱一直不缺水可使乳化液泵不間斷工作。
ZJ-1斷開的同時，ZJ-2閉合，時間繼電器KT得電，KT-1瞬時吸合、延時斷開，確保主泵不停。當水箱注水按設定延時時間達不到安全水位時，KT-1斷開，切斷真空接觸器電源，主泵電機停電，起到無水保護作用。
乳化液泵站多功能自動控制綜合保護裝置工作原理圖
六、主要創新點
1、設計科學合理，保護功能全面。該裝置不但能自動檢測乳化液泵箱中的水位，適時開啟或關閉泵箱進液閥門，對乳化液泵箱液面進行自動控制，而且在供液中斷或電機出現過載、短路、漏電、斷相等故障狀態下，能及時停機，有效避免電機燒損和乳化液泵損壞，保證整個液壓系統正常工作。
2、電器元件布局科學，整體結構緊湊合理。所有的電器部件均科學布設在一個盤面上，各部件間距合理，整體結構緊湊，布線橫平豎直，各接頭壓接牢固可靠，完好符合機電質量標準化接線要求。
3、標識鮮明齊全，便于識別與觀察。電控裝置的盤面安裝在一個自制箱體內，箱上加裝鎖具，在盤上和箱體外殼上均加裝的電源指示燈、缺水指示燈、水位正常指示燈、啟動按鈕、停止按鈕等，指示燈、操作按鈕及部分電器部件均粘貼有標識，以便操作人員觀察和識別，防止誤操作。盤安裝在箱體內及箱上加裝的鎖具，可有效防止人員觸碰帶電部分或非工作人員擅自操作，提高裝置使用的安全防護性能。
4、自動運行，減員增效。加裝該裝置后，在使用乳化液泵站時，只需送電電源，按下啟動按鈕，乳化液泵站即可安全運行，中間無需人工觀察液位和開停進液閥門，既節省了人力，又確保了泵站的安全運行，降低成本。
5、有效節約資源，方便文明衛生。該裝置的投用，可有效防止泵箱內過量加注乳化液，造成液體外溢，泵房地面積水現象的發生，既避杜絕乳化液外溢浪費，而且又降低了泵房維護工作量，有助于搞好泵房內的文明衛生工作。
七、效果評價
該乳化液泵站多功能自動控制綜合保護控制的成功研制與投入應用，有效防止供液不及時和液體溢流對生產所造成的不良影響，而且齊全的電器保護功能，可在故障發生時及時切斷電源，有效地避免電機燒損和乳化液泵損傷，與傳統的浮子式水位控制儀相比，具有控制精確可靠，保護功能齊全，故障率低，安全性能高等優點。建議可在地面檢修及加工單位使用乳化液泵的地點進行推廣應用。
完成單位：車集煤礦 成果類別：小革新 獲獎等級：三等獎
