一种正流量恒压综采泵控系统及泵控方法与流程

1.本发明属于泵站控制技术领域，特别涉及一种正流量恒压综采泵控系统及泵控方法。


背景技术：

2.对于煤矿综合机械化采煤工作面中，液压支架群(一般由100到200架左右独立液压支架组成)配合采煤机动作完成采煤面的支护，是保护采场人员和设备安全，实现持续推进采煤的重要设备，乳化液泵站则为液压支架群提供恒压动力源。目前综采工作面乳化液泵站一般由2至3个400l/min流量的定量泵单元组成，根据泵站出口压力变化人工或自动开启一台或多台泵，实现泵站的恒压供液。为了保证支架的流量充足，泵站都是采取饱和式供给，多余流量通过压力卸载阀卸载的方式，造成了极大的能量浪费。
3.为了实现节能的目的，目前主要采取了两种方式，一是电磁卸载阀溢流的方式，二是采用变频电机实现泵的排量变频调节，但两种方式的控制信号都是采用泵站出口的压力值，例如超过31.5mpa，电磁卸载阀打开或者变频电机减慢转速实现泵站的输出流量减少，这两种方式比传统的机械式卸载阀卸载可以减少一定的能量浪费。但由于采煤工作面支架和泵站的位置一般相距几百米至上千米，支架油缸动作后造成供液管压力变化，传递到泵站出口压力变化，需要较长的时间，一般要几十秒钟以上，泵站根据压力值进行电磁卸载阀或变频的控制后，泵站流量变化再作用到工作面支架时，响应时间在一分钟以上，流量、压力控制存在严重滞后的问题，经常出现需要大流量时流量供给不足，影响了工作面内支架的快速移动，造成顶板支护安全性和降低生产效率的问题。其次由于响应的不及时，卸载阀需频繁开启、关闭，节能效果不明显，同时存在泵站系统压力波动大等缺点。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种正流量恒压综采泵控系统，泵站的控制信号采用支架电液控系统的控制器控制信号，实现了系统供液的正流量控制，信号传输延时在100ms内，解决了系统响应及时性问题，使泵站供液和支架流量需求充分匹配，避免电磁卸载阀频繁启停和变频的超量调节，有效地实现了节能。并提供了对应的泵控方法。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种正流量恒压综采泵控系统，包括液压支架电液控制系统上位机、泵站控制器、多个支架控制器、与支架控制器一一对应的液压支架，以及与液压支架连接、为液压支架提供动力源的变频泵站；变频泵站由多个变频泵联接而成，变频泵站的出口处设有压力传感器；
6.液压支架电液控制系统上位机分别与泵站控制器和支架控制器连接，泵站控制器与压力传感器相连；
7.泵控系统通过液压支架电液控制系统上位机收集支架控制器发出的控制命令，对工作面所有的液压支架的动作数量和各功能的流量需求进行求和计算，算出当前工作面流
量总需求，将总需求量传递给泵站控制器；泵站控制器根据总需求量控制变频泵站内的变频泵进行流量调节。
8.本发明的另一个目的是提供一种正流量恒压综采泵控方法，包括以下步骤：
9.s1、支架控制器发出控制信号控制液压支架动作，同时将控制信号反馈给液压支架电液控制系统上位机；
10.s2、液压支架电液控制系统上位机进行求和计算，算出工作面上所有液压支架的动作数量和各功能的流量总需求；流量总需求计算方法为：每个支架具有v
立柱升
、v
立柱降
、v
推溜
和v
拉架
四种流量需求；当多个支架动作时，将每个支架所需要的需求相加，然后再将所有支架的需求相加，得到流量总需求；
11.s3、将流量总需求传递给泵站控制器，泵站控制器根据总需求量控制相应的变频泵，实现泵站的正流量按需控制，同时泵站出口安装压力传感器实现泵站的恒压控制，恒压控制优先于正流量控制，即在恒压控制压力范围内按正流量控制；具体实现方法为：
12.s31、预设所有变频泵的控制优先级；
13.s32、根据优先级从高到低对变频泵的流量进行调节；流量调节过程中，若压力传感器采集到的压力大于设定值，则先对泵站进行卸压操作，当压力小于设定值后再进行流量调节。
14.本发明的有益效果是：由于泵站的控制信号采用支架电液控系统的控制器控制信号，实现了系统供液的正流量控制，信号传输延时在100ms内，解决了系统响应及时性问题，使泵站供液和支架流量需求充分匹配，避免电磁卸载阀频繁启停和变频的超量调节，能够提高煤矿综采泵站系统的流量响应，减少泵站系统压力波动，加快液压支架移动速度，降低泵站能量消耗，有效地实现了节能高效。
附图说明
15.图1为本发明的正流量恒压综采泵控系统的结构框图。
具体实施方式
16.下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
17.如图1所示，本发明的一种正流量恒压综采泵控系统，包括液压支架电液控制系统上位机、泵站控制器、多个支架控制器、与支架控制器一一对应的液压支架，以及与液压支架连接、为液压支架提供动力源的变频泵站；变频泵站由多个变频泵联接而成，变频泵站的出口处设有压力传感器，变泵站通过高压液油路为液压支架提供动力源；
18.液压支架电液控制系统上位机分别通过控制信号通路与泵站控制器和支架控制器连接，泵站控制器与压力传感器相连；
19.泵控系统通过液压支架电液控制系统上位机收集支架控制器发出的控制命令，对工作面所有的液压支架的动作数量和各功能的流量需求进行求和计算，算出当前工作面流量总需求，将总需求量传递给泵站控制器；泵站控制器根据总需求量控制变频泵站内的变频泵进行流量调节。
20.本发明所述的正流量恒压综采泵控方法，包括以下步骤：
21.s1、支架控制器发出控制信号控制液压支架动作，同时将控制信号反馈给液压支
架电液控制系统上位机；
22.s2、液压支架电液控制系统上位机进行求和计算，算出工作面上所有液压支架的动作数量和各功能的流量总需求；流量总需求计算方法为：每个支架具有v
立柱升
、v
立柱降
、v
推溜
和v
拉架
四种流量需求；当多个支架动作时，将每个支架所需要的需求相加，然后再将所有支架的需求相加，得到流量总需求；
23.s3、将流量总需求传递给泵站控制器，泵站控制器根据总需求量控制相应的变频泵，实现泵站的正流量按需控制，同时泵站出口安装压力传感器实现泵站的恒压控制，恒压控制优先于正流量控制，即在恒压控制压力范围内按正流量控制；具体实现方法为：
24.s31、预设所有变频泵的控制优先级；
25.s32、根据优先级从高到低对变频泵的流量进行调节；在恒压控制范围内对变频泵进行流量调节：流量调节过程中，若压力传感器采集到的压力大于设定值，则先对泵站进行卸压操作，当压力小于设定值后再进行流量调节。根据流量总需求要求，先给设定泵站压力，然后通电运行，压力传感器监测泵站压力，并变为电信号反馈至泵站控制器，经过对反馈值和设定值的分析处理，由泵站控制器来控制变频泵的运行，在恒压控制范围内对变频泵进行流量调节，能够在满足流量总需求的情况下，避免系统超压。当流量增加时，系统压力降低，反馈值小于设定值；当流量减小时，变频泵转速降低。
26.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种正流量恒压综采泵控系统，其特征在于，包括液压支架电液控制系统上位机、泵站控制器、多个支架控制器、与支架控制器一一对应的液压支架，以及与液压支架连接、为液压支架提供动力源的变频泵站；变频泵站由多个变频泵联接而成，变频泵站的出口处设有压力传感器；液压支架电液控制系统上位机分别与泵站控制器和支架控制器连接，泵站控制器与压力传感器相连；泵控系统通过液压支架电液控制系统上位机收集支架控制器发出的控制命令，对工作面所有的液压支架的动作数量和各功能的流量需求进行求和计算，算出当前工作面流量总需求，将总需求量传递给泵站控制器；泵站控制器根据总需求量控制变频泵站内的变频泵进行流量调节。2.如权利要求1所述的一种正流量恒压综采泵控方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、支架控制器发出控制信号控制液压支架动作，同时将控制信号反馈给液压支架电液控制系统上位机；s2、液压支架电液控制系统上位机进行求和计算，算出工作面上所有液压支架的动作数量和各功能的流量总需求；流量总需求计算方法为：每个支架具有v
立柱升
、v
立柱降
、v
推溜
和v
拉架
四种流量需求；当多个支架动作时，将每个支架所需要的需求相加，然后再将所有支架的需求相加，得到流量总需求；s3、将流量总需求传递给泵站控制器，泵站控制器根据总需求量控制相应的变频泵，实现泵站的正流量按需控制，同时泵站出口安装压力传感器实现泵站的恒压控制，恒压控制优先于正流量控制，即在恒压控制压力范围内按正流量控制；具体实现方法为：s31、预设所有变频泵的控制优先级；s32、根据优先级从高到低对变频泵的流量进行调节；流量调节过程中，若压力传感器采集到的压力大于设定值，则先对泵站进行卸压操作，当压力小于设定值后再进行流量调节。

技术总结
本发明公开了一种正流量恒压综采泵控系统及泵控方法，系统包括液压支架电液控制系统上位机、泵站控制器、多个支架控制器、液压支架，以及为液压支架提供动力源的变频泵站；液压支架电液控制系统上位机分别与泵站控制器和支架控制器连接，泵站控制器与压力传感器相连；泵控系统通过液压支架电液控制系统上位机收集支架控制器发出的控制命令，算出当前工作面流量总需求传递给泵站控制器；泵站控制器根据总需求量控制变频泵站内的变频泵进行流量调节。本发明实现了系统供液的正流量控制，信号传输延时在100ms内，解决了系统响应及时性问题，使泵站供液和支架流量需求充分匹配，避免电磁卸载阀频繁启停和变频的超量调节，有效地实现了节能。地实现了节能。地实现了节能。


技术研发人员：肖波 沈雪松 陈茂川 张正东 李正军
受保护的技术使用者：四川航天电液控制有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/3/8