煤礦井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)的創(chuàng)建研究

四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司 曾勇強(qiáng)四川傳媒學(xué)院 曾 言

?

煤礦井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)的創(chuàng)建研究

四川煤炭產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司 曾勇強(qiáng)
四川傳媒學(xué)院 曾 言

【摘要】本文研究采用PLC作為自動(dòng)控制的核心，繼而結(jié)合末端傳感設(shè)備控制方式，實(shí)現(xiàn)和完善了對(duì)煤礦井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用，以期能為我國煤礦的安全生產(chǎn)提供有益的參考。

【關(guān)鍵詞】煤礦；井下；自動(dòng)化；排水；控制

煤炭在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中是不可獲取的一種天然能源，而煤礦是重要的煤炭輸出途徑，從根本上說，煤礦安全生產(chǎn)和我國的社會(huì)和諧、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等關(guān)系極為密切。在煤礦發(fā)展過程中的重要環(huán)節(jié)就是排水系統(tǒng)，所以強(qiáng)化與更新煤礦排水系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)工作者所關(guān)注的重點(diǎn)話題，煤礦井下排水系統(tǒng)所選擇的主要方式為人工控制，但水位一旦發(fā)生劇烈改變，那么就會(huì)將應(yīng)變能力低下、操作負(fù)責(zé)等問題直接暴露出來，而且存在較大的能量消耗，由此就與國內(nèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求不相符[1]。自動(dòng)化排水系統(tǒng)有助于水泵排水率的提升，其應(yīng)用前景極為廣闊，以PLC控制為基礎(chǔ)，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行采集，通過在排水管道、水泵電機(jī)中安裝的感應(yīng)設(shè)備加以實(shí)現(xiàn)，其自動(dòng)化控制與監(jiān)測(cè)效果非常好。

1　煤礦井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

對(duì)煤礦井下排水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用過程中，必須在開始排水工作前抽空處理耐磨離心泵，現(xiàn)階段比較常用的處理方法包括管道余水射流、水環(huán)真空泵射流、管道余水抽空等，除此之外，若煤礦生產(chǎn)過程中選擇射流的方式，那么就必須選用射流管道控制閥門、射流總成、真空管道閥門等必要的設(shè)備，以將水泵腔體所留有的空氣帶走，確保其內(nèi)部真空環(huán)境得以形成，便于后續(xù)應(yīng)用。與水環(huán)方式相結(jié)合分析，所用設(shè)備主要包括真空管道控制閥門、水環(huán)真空泵和管道控制閥門等，在實(shí)際應(yīng)用期間，必須估算所抽取的真空體積，以此與該數(shù)值相結(jié)合，明確真空泵所選型號(hào)。在水泵中注入抽空管道中余水期間，如果選擇管余水方式，在水泵中溢出水時(shí)，就說明已經(jīng)注滿水泵，自制水箱煤礦應(yīng)該選擇水箱抽真空方式，這和管道余水抽真空方式較為類似，兩者的相似之處在于通過水泵抽水功能，使管帶余水抽真空的目的得以實(shí)現(xiàn)，使泵腔充分排水需求得以實(shí)現(xiàn)，通過該操作方法，確保該環(huán)節(jié)的余水熟讀較高，而且具備相應(yīng)功能。

2　創(chuàng)建煤礦井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1設(shè)計(jì)煤礦井下中央泵房

煤礦井下排水系統(tǒng)中，中央泵房發(fā)揮著非常重要的作用，主要提供排水動(dòng)力，中央泵房內(nèi)部不同設(shè)備之間相互配合，下面主要分析煤礦井下排水系統(tǒng)中的中央泵房：①必須在水泵出口處安裝壓力監(jiān)測(cè)裝置，比方說壓力表，以此能夠監(jiān)控與傳達(dá)水泵出口壓力，以此保障排水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化安裝；②嚴(yán)格控制中央泵房設(shè)備型號(hào)，設(shè)備與裝備的型號(hào)不同，其功能也存在較大差異性，設(shè)計(jì)中央泵房時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)審核中央泵房設(shè)備的型號(hào)，以此保證中央泵房能夠平穩(wěn)運(yùn)行[2]。

2.2自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

從根本上說，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要組成部分為PLC控制柜、遠(yuǎn)程系統(tǒng)以及CPU模板。通過細(xì)分發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)共分為九大環(huán)節(jié)，以此使排水系統(tǒng)自動(dòng)化全面監(jiān)控機(jī)制得以實(shí)現(xiàn)，具體組成環(huán)節(jié)包括：①水位監(jiān)控。綜合分析發(fā)現(xiàn)，該模塊的主要作用是監(jiān)控吸水井水位，通過應(yīng)用超聲波液位儀來收集吸水井信號(hào)，以此實(shí)時(shí)反饋吸水井的水位變化；②開關(guān)柜控制。煤礦生產(chǎn)過程中將水泵啟動(dòng)的情況下，開關(guān)柜參數(shù)同樣會(huì)得到改變，這種情況下，有效識(shí)別PLC控制柜所接受的信息，從而判斷開關(guān)柜是否在正常運(yùn)行；③閘位置監(jiān)控。在設(shè)計(jì)閘位置監(jiān)控環(huán)節(jié)，將行程開關(guān)設(shè)置在閘門的位置，該方法確保其能夠?qū)㈤_關(guān)信號(hào)提供出來，從而傳輸信息至PLC控制柜，以此對(duì)其展開邏輯判斷；④溫度監(jiān)控。溫度探頭主要在監(jiān)控系統(tǒng)中傳遞該信息，并對(duì)其進(jìn)行有效處理；⑤故障監(jiān)控。故障監(jiān)控是井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)的重中之重，而且發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過有效收集現(xiàn)場(chǎng)的排水信息，PLC控制柜會(huì)認(rèn)真分析現(xiàn)狀信息狀態(tài)，并以此為基礎(chǔ)將異常參數(shù)找出來，通過自動(dòng)化啟停指令管理與掌控，為避免出現(xiàn)錯(cuò)誤啟停操作，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)必須對(duì)水泵啟停做好監(jiān)督工作，以對(duì)其實(shí)際運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行不斷完善[3]；⑥信號(hào)監(jiān)控。通過綜合分析發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要選擇壓力與負(fù)壓，以此來有效識(shí)別排水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；⑦水泵啟停監(jiān)控。根據(jù)相關(guān)指令，確保煤礦井下排水系統(tǒng)自動(dòng)化啟停模式得以實(shí)現(xiàn)，通過應(yīng)用該控制，能夠有效阻止錯(cuò)誤的啟停操作；⑧停泵監(jiān)控。煤礦井下生產(chǎn)期間，特別是用電高峰期，必須對(duì)煤礦井下排水系統(tǒng)進(jìn)行停止運(yùn)行。

2.3井下排水系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控分析

PLC實(shí)現(xiàn)監(jiān)控在當(dāng)前煤礦井下生產(chǎn)過程中是重要一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)煤礦井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)運(yùn)行具有維系作用，其排水系統(tǒng)自動(dòng)化控制模式包括兩大類，第一類為就地控制，能夠有效維護(hù)生產(chǎn)期間的水系統(tǒng)安全狀態(tài)，對(duì)排水設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效規(guī)范，保證各項(xiàng)排水設(shè)備能夠精準(zhǔn)運(yùn)行，而且能夠有效避免出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象；第二類為全自動(dòng)控制，該特征主要由PLC控制柜控制，對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控與自動(dòng)化運(yùn)行進(jìn)行完善與統(tǒng)一，全程不需要人參與。

3　煤礦井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)運(yùn)行效果評(píng)估

基于研究設(shè)計(jì)，本研究對(duì)所創(chuàng)建的煤礦井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，并全面評(píng)估運(yùn)用效果。以某煤礦集團(tuán)生產(chǎn)為例，該研究所創(chuàng)建的設(shè)備在煤礦綜采面中實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，評(píng)估分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本研究所創(chuàng)建的煤礦井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)具有較為良好的運(yùn)用效果，而且具有相對(duì)較為穩(wěn)定的通行狀態(tài)，使煤礦井下排水工作面遠(yuǎn)程監(jiān)控與自動(dòng)化監(jiān)控機(jī)制得以實(shí)現(xiàn)，完善且實(shí)現(xiàn)了排水自動(dòng)化需求，使該煤礦生產(chǎn)安全性與效率得到不斷提升，其使用價(jià)值比較高，所以值得在煤礦中應(yīng)用與推廣[4]。

4　總結(jié)

總而言之，現(xiàn)階段國內(nèi)煤礦業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展期間，由于安全事故等發(fā)生較為頻繁，再加上生產(chǎn)之需，使得大眾對(duì)煤礦井下排水提出更高自動(dòng)化水平要求，而因?yàn)槊旱V井下排水所存在的缺陷較為嚴(yán)重，以往排水方式不能與現(xiàn)階段煤礦生產(chǎn)發(fā)展之需相滿足。本研究在對(duì)傳統(tǒng)排水系統(tǒng)進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上，與當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，以此創(chuàng)建煤礦井下自動(dòng)化排水系統(tǒng)，從而進(jìn)一步加強(qiáng)井下排水系統(tǒng)自動(dòng)化，能夠?qū)屡潘疇顟B(tài)進(jìn)行有效控制，進(jìn)而對(duì)煤礦井下排水效益進(jìn)行最大限度的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

[1]張獻(xiàn)龍,王嬌,孔二偉.煤礦井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].科技視界,2014, (23):315-316.

[2]王水林,孟凡平.煤礦井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)研究[J].煤礦機(jī)械,2012,33(10):168-169.

[3]Meng Z,Feng T Z,Feng G.The Research and Development Of the Coal Mine Underground Drainage Equipment Automatic Control System[J].Advanced Materials Research,2014,1049-1050: 1038-1041.

[4]Zhang J M.Integrated Design of Drilling Rig for Gas Drainage in Underground Mine Based on Virtual Prototype Machine Technology[J].Coal Science & Technology,2013.

[5]Engineering I E,Xuzhou.Application of embedded system in drainage system of underground coal mine[J].Microcomputer Information,2008,24(35):31-33.

[6]趙博.煤礦井下排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].現(xiàn)代制造, 2011,(33):154-155.

[7]卞紹順,干玲,李倩倩.煤礦井下多水平排水自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J] .可編程控制器與工廠自動(dòng)化:plc Fa, 2011(6):36-38.