煤矿乳化泵站用复合先导装置、系统及卸载阀
技术领域
本发明涉及乳化液泵站用卸载阀领域，具体是煤矿乳化泵站用复合先导装置、系统及卸载阀。
背景技术
传统的煤矿用乳化液泵站用电磁/机械卸载阀(以下简称主阀)产品配套采用单液流通道电磁先导阀或机械先导阀。现有卸载阀产品的缺陷在于，其用于控制的油路通路很容易阻塞，一旦液流通道阻塞，整个卸载阀即失效。
同时，传统电磁/机械卸载阀配套的电磁先导阀(机械先导阀)配套普通电磁铁，即线圈加电后铁芯顶出长度和线圈失电后退回长度一致，电流输入恒定，故仅能实现开闭控制，对油路通路的阻塞状况缺乏适应性的救济手段，使得液流通道阻塞成为影响卸载阀工作的主要问题，也成为导致卸载阀使用寿命的核心瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供煤矿乳化泵站用复合先导装置、系统及卸载阀，它提供多条可以切换的液路通道，使卸载阀内的液路通路一旦有阻塞，可以自动切换到畅通的通道继续正常工作。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
煤矿乳化泵站用复合先导装置，包括电磁比例阀和三通道先导阀；
所述电磁比例阀上配套安装有用于输出的比例推杆，所述比例推杆通过电磁比例阀的电磁控制实现在直线行程上至少三个档位的伸缩；
所述三通道先导阀内安装有直线往复行程的先导阀芯，所述先导阀芯的一端与比例推杆的外端连接使二者的行程同步，所述三通道先导阀的阀体上并列的设有第一液流通道、第二液流通道、第三液流通道，所述先导阀芯的外端设有外接介质接口，所述先导阀芯内设有与外界介质接口连通的介质通道，所述先导阀芯的侧壁上设有与介质通道贯通的连通通道，所述比例推杆的三档位行程能够使连通通道分别与第一液流通道、第二液流通道、第三液流通道连通。
所述外界介质接口上连接有压力介质管，所述压力介质管用于与卸载阀的液路连通。
所述电磁比例阀的输入电压为DC24V，功率不大于3W，所述电磁比例阀的比例电磁铁在其表面堆积煤尘情况下的最高表面温度不超过150摄氏度。
一种煤矿乳化泵站用复合式先导系统，包括上述的复合先导装置，以及压力采集模块、包括PLC控制模块；
所述压力采集模块配置于卸载阀压力介质通道上，用于对通道内及阀腔内的压力进行采集，并PLC控制模块反馈压力信号；
所述PLC控制模块用于获取压力采集模块的压力数据，并将压力数据正比例转换为电信号，根据电信号对电磁比例阀的档位进行控制。
所述压力采集模块包括防爆本质安全型压力传感器。
一种煤矿乳化泵站用卸载阀，包括相配合使用的主阀和机械先导阀，还包括上述复合先导装置、压力传感器、PLC控制模块；
所述压力传感器安装在主阀压力介质管通道之上，用于获取主阀内的压力数据；
所述PLC控制模块用于接收压力数据，并将压力数据正比例转换为电信号，根据电信号对电磁比例阀的档位进行控制；
所述主阀与机械先导阀的液路通路通过三通道先导阀的先导阀芯连通，且为通过第一液流通道、第二液流通道、第三液流通道择一连通。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本技术通过复合先导装置能够实现自动转换液流通道，通过电磁比例阀，能够实现对于卸载阀阀体内液路通路的电压变化的响应，即主阀、电磁比例阀和三通道先导阀之间的相互配合，一旦有通道阻塞，可自动切换另一通道正常工作，其运作原理是：压力的大小由防爆本质安全型压力传感器采集，通过本质安全防爆电路芯片传输给PLC系统，PLC依据压力大小发出不同的电流指令给电磁比例阀，比例电磁铁根据接收的电流大小实现其阀芯的比例移动，电磁比例阀的阀芯推动先导阀推杆，实现三个档位的直线行程位置切换，一旦压力增大，移动距离根据电流大小按电流与压力的比值正比例移动，切换第一液流通道、第二液流通道、第三液流通道与连通通道的对接，从而使阀芯变位实现开启口长期保持畅通，用以维持主阀的加载或卸载功能。
附图说明
图1是复合先导装置在主阀的安装位置及应用状态；
图2是复合先导装置在主阀安装后的初始状态；
图3是复合先导装置在主阀安装后第一液流通道阻塞后自动切换至第二液流通道的工作状态。
图4是复合先导装置在主阀安装后第二液流通道、第二液流通道阻塞后自动切换至第三液流通道时的工作状态。
附图5将电压数据转换电信号并放大输出的流程图。
附图中所示标号：
1、主阀；2、机械先导阀；3、电磁比例阀；4、三通道先导阀；5、比例阀芯；6、比例推杆；7、先导阀芯；8、第一液流通道；9、第二液流通道；10、第三液流通；11、介质通道；12、外接介质接口；13、压力介质管。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例1：具有煤矿乳化泵站用复合先导装置的卸载阀
传统的矿用电磁/机械卸载阀(以下简称主阀1)产品配套采用单液流通道电磁先导阀，或者是不采用电磁先导阀的形式而采用机械式先导阀，这两种传统形式的最大的缺陷是一旦先导阀液流通道阻塞，整个主阀1即失效不能工作。本示例为了克服阻塞问题，设计方案如下：
主要结构包括相配合使用的主阀1和机械先导阀2，主阀1结构与传统煤矿用乳化液泵站的卸载阀一致。作为本方案的创新点，还包括用于保证主阀1和机械先导阀2通路畅通的复合先导系统，即包括：电磁比例阀3、三通道先导阀4、压力传感器、PLC控制模块。
所述电磁比例阀3上连接电源线，所述电磁比例阀3内安装比例电磁铁和比例阀芯5，所述比例阀芯5上连接有与其同步的比例推杆6，所述比例推杆6的一端伸出本电磁比例阀3并作为本阀的输出组件，所述比例推杆6通过电磁比例阀3的电磁控制实现在直线行程上至少三个档位的伸缩；
所述电磁比例阀3的设计高压力比值的符合GB3836.4标准要求，其设计要点与难点在于：
a.能适用于高压力场合(压力在32-40Mpa之间)并能将压力信号按比例转换为电流信号；
b.该阀与普通压力先导阀不同，与阀芯上的液压力进行比较的是比例电磁铁的电磁吸力，改变输入比例电磁铁的电流大小，即可改变电磁力，从而改变比例推杆6的移动距离，见图2、图3、图4所示；
c.该阀的应用场合定位于煤矿井下，属于易燃易爆场合，所以必须达到GB3836.4标准规定要求。输入电压DC24V，功率不大于3W，比例电磁铁在其表面可能堆积煤尘时最高表面温度不超过150摄氏度。
所述主阀1与机械先导阀2的液路通路通过三通道先导阀4的先导阀芯7连通，且为通过第一液流通道8、第二液流通道9、第三液流通10道择一连通。具体结构如下：
所述三通道先导阀4内安装有直线往复行程的先导阀芯7，所述先导阀芯7的一端与比例推杆6的外端连接使二者的行程同步，同样也具有三个档位的直线行程输出，所述三通道先导阀4的阀体上并列的设有第一液流通道8、第二液流通道9、第三液流通10道，所述先导阀芯7的外端设有外接介质接口12，所述外界介质接口上连接有压力介质管13，所述压力介质管13用于与卸载阀的液路连通。所述先导阀芯7内设有与外界介质接口连通的介质通道11，所述先导阀芯7的侧壁上设有与介质通道11贯通的连通通道，所述比例推杆6的三档位行程能够使连通通道分别与第一液流通道8、第二液流通道9、第三液流通10道连通。通过先导阀芯7之于比例推杆6的随动，在三个行程档位上分别实现第一液流通道8、第二液流通道9、第三液流通10道与连通通道的切换和择一连通。所述连通通路和外界介质接口分别作为介质通道11的两个出入端口，用于连接在主阀1与机械先导阀2的液路通路上，从而使主阀1与机械先导阀2的液路通路通过介质通路实现串联连通，而第一液流通道8、第二液流通道9、第三液流通10道三个通道的切换能够使得主阀1与机械先导阀2的液路通路获得三个并列通道的连通保障。
所述压力传感器安装在主阀1(卸载阀)压力介质通道之上，用于获取主阀1内的压力数据；所述压力传感器用于获得主阀1压力介质通道内的压力数据，根据压力数据能够直观的反应是否有液路堵塞问题。
所述PLC控制模块用于获取压力采集模块的压力数据，并将压力数据正比例转换为电信号，根据电信号对电磁比例阀3的档位进行控制。主阀1、先导阀由电磁比例阀3根据压力比值转换成的电流信号大小，改变比例阀芯5和比例推杆6行程，实现先导阀芯7和推杆的位移，一旦有液流通道阻塞，可自动切换另一通道正常工作。
本卸载阀的工作原理是：
a.采取比例控制，比例控制是根据液压力大小转换出的电流信号，连续的按比例控制液压力和执行元件位移的控制方式；
b.复合先导机构即是电液转换元件又是功率放大元件，其中的电子比例放大器根据一个输入电信号电压值的大小，转换成相应的电流信号，此电流信号作为电磁比例阀3的输入量被送入比例电磁铁，电磁铁将此电流转换为作用于比例阀芯5上的力，电流增大，输出的力相应增大，该力推动阀芯并作用于比例推杆6，实现通道转换，通过这样的转换过程，一个输入电信号的变化，即能控制执行元件(推杆)的位移。
实施例2：对实施例1所述的卸载阀进行性能测试
1.检测依据
MT/T 188.3煤矿用乳化液泵站卸载阀技术条件规定的试验方法。
2.检测方法
2.1按附图1要求将先导系统与主阀1装配，开启第一液流通道8见附图2(此时三条液流通道均处无阻塞)进行性能试验，试验结果见表1
表1性能测试结果
2.2按附图1要求将先导系统与主阀1装配，阀芯前移开启第二液流通道9(此时第一液流通道8处于阻塞状态)，见附图3进行性能试验，试验结果见表2。
表2性能测试结果
2.3按附图1要求将先导系统与主阀1装配，阀芯前移开启第三液流通10道(此时第一液流通道8、第二液流通道9处于阻塞状态)，见附图4进行性能试验，试验结果见表3。
表3性能测试结果
3.技术效果评价
根据MT/T 188.3煤矿用乳化液泵站卸载阀技术条件试验要求，分别按照图2、图3、图4规定的液流通道位置，进行了表1、表2、表3规定条款的试验，试验结果均符合标准规定要求。
