煤礦井下主排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)的研究

曲煥武

【摘 要】伴隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對能源開發(fā)有著更高的要求，煤礦等自然能源的不斷開發(fā)，使井下對主排水泵的控制系統(tǒng)要求不斷提升?，F(xiàn)階段，環(huán)保節(jié)能是時代發(fā)展的主題，也是煤礦企業(yè)實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展必然堅持的思想理念。所以，加強煤礦井下排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)的研究具有必要性。本文主要對該系統(tǒng)軟件及其節(jié)能與控制策略進行分析。

【關鍵詞】煤礦 排水泵節(jié)能 控制系統(tǒng)

主排水泵在煤礦井下發(fā)揮著重要的排水作用。隨著煤礦企業(yè)地下開采深度的不斷增加，地下水涌入作業(yè)區(qū)域，對資源開采工作造成阻礙。倘若地下水較為豐富的礦區(qū)，其涌入量相對較大，要求井下必須具備性能良好的排水系統(tǒng)，以及時排除地下水，避免透水事故，確保人們的生命安全和國家的財產(chǎn)安全。對此，我國有關部門人員加強對煤礦井下主排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)的研究具有積極意義。

1煤礦井下排水系統(tǒng)構成及控制要求

煤礦井下排水系統(tǒng)主要由水泵房、水倉、排水管路等部分構成，且需要得到供電系統(tǒng)的支持。排水系統(tǒng)具有一定的控制要求。首先，水泵應及時更換。對于排水系統(tǒng)而言，水泵磨損相對較為嚴重，或者由于受潮、故障等多方面因素，導致水泵更換周期相對較短，因而應及時更換水泵。其次，堅持在谷段進行排水工作，能夠節(jié)省水泵消耗。再次，加強對排水系統(tǒng)的漏水、流量、溫度保護，確保排水系統(tǒng)工作中始終保持良好的性能。第四，在系統(tǒng)控制中，應堅持通過正確工作方式而開展檢修工作。最后，排水系統(tǒng)運行中，應加強對系統(tǒng)的監(jiān)控，并設置預警系統(tǒng)，確保排水系統(tǒng)各設備運行良好[1]。

2主排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)的程序

主排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)主要五個子程序組成，分別為水泵自動輪換、水泵啟動、避峰填谷、系統(tǒng)保護、工作方式切換子程序。各程序在排水系統(tǒng)中發(fā)揮著積極的作用，確保排水系統(tǒng)安全可靠運行。煤礦井下作業(yè)中，地下水不斷涌入，可能造成透水事故，因而對排水系統(tǒng)有著較高的要求。各子程序有效工作，有利于提升排水效率，確保煤礦井下作業(yè)安全開展[2]。

3煤礦井下主排水泵節(jié)能與控制策略

3.1節(jié)能策略

充分發(fā)揮主排水泵的節(jié)能功效尤為重要，對實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和合理利用資源發(fā)揮著重要作用。對此，可以從以下方面而采取節(jié)能策略。首先，高位排水。主排水泵工作中，其耗能與運行揚程之間有著密切聯(lián)系，只有減少運行揚程，才能減少耗能量，實現(xiàn)節(jié)能的目的。其一，對排水泵的轉速、葉輪參數(shù)進行相應調(diào)整，對壓頭進行合理的大小調(diào)節(jié)，以達到減小運行揚程的效果；其二，將排水泵的水倉水位進行提升處理，充分發(fā)揮高位排水的作用，有利于減小排水泵的總體運行揚程，對降低能耗具有重要意義。其次，對排水管路進行重新組合，在增加排水管路直徑的同時，可以降低排水阻力，有利于排水泵充分發(fā)揮排水作用。例如：將排水管路進行并聯(lián)組合，有利于提高排水效率。最后，煤礦企業(yè)積極利用谷段地形而實現(xiàn)排水，盡可能避開峰段，對節(jié)能有著積極作用。

3.2控制策略

對煤礦井下主排水泵控制系統(tǒng)采取積極的控制策略，有利于提高排水泵運行效率，確保煤礦安全生產(chǎn)。排水系統(tǒng)主要對水泵機組進行有效控制，相關人員應注重對水倉儲水量、地下水涌水速度等參數(shù)進行控制設計，確保涌水速度能夠滿足實際排水需要。如果雨季時，煤礦井下主排水泵運行中，尤為注重涌水速度和水倉儲量的參數(shù)。一旦水量過大，煤礦相關負責人應考慮水泵的選取，確保選擇性能良好的水泵，可以適應24小時工作需要[3]。

其次，最優(yōu)控制理論在排水泵中有一定的應用，對相關人員制定有效控制策略發(fā)揮著積極的作用。在排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)的設計中，相關人員應從儲水量、排水速度與流量等綜合角度進行考慮，對其設置動態(tài)變量，根據(jù)實際需求而適時調(diào)整參數(shù)，使該系統(tǒng)做到最優(yōu)，其控制策略具有有效性。在煤礦井下主排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制中，系統(tǒng)應主要進行三層次的設計。一是安全層次設計，安全是煤礦生產(chǎn)中最為重要的原則，只有對排水系統(tǒng)進行合理的優(yōu)化設計，才能使排水工作順利進行。任何設計都應以該層次為前提。二是預警層設計，在排水系統(tǒng)運行中，應定時對涌水速率進行測算，以20分鐘為宜，避免數(shù)值突然變化影響排水工作，確保安全。三是經(jīng)濟排水層次的設計，在滿足安全和預算控制策略的基礎之上，使排水系統(tǒng)滿足經(jīng)濟性要求，為煤礦企業(yè)節(jié)省開支。

此外，對排水系統(tǒng)進行模糊控制和必要的水位預測尤為重要，是加強排水系統(tǒng)控制的重要策略。一方面，模糊控制能夠使系統(tǒng)處于模糊預算狀態(tài)下，給予相關人員以調(diào)整操作參考，對加強排水系統(tǒng)控制發(fā)揮不可替代的作用。另一方面，對于不同地質(zhì)條件的煤礦作業(yè)區(qū)域而言，其地下水蘊藏含量有明顯差異，因而有關部門進行水位預測具有必要性。倘若地下水含量相對較多，則增加排水設備數(shù)量和增大排水量，避免水量過大，引發(fā)安全事故，造成不可挽回的損失。

4結語

現(xiàn)階段，我國煤礦井下排水系統(tǒng)雖然處于不斷完善之中，對促進煤礦企業(yè)發(fā)展發(fā)揮著積極的推動作用，但仍然存在設備落后等諸多問題，不僅排水效果不佳，而且水資源浪費現(xiàn)象較為嚴重。所以，有必要對煤礦井下主排水泵節(jié)能與控制系統(tǒng)軟件進行分析，并提出系統(tǒng)節(jié)能與控制策略。

參考文獻：

[1]劉國香.基于PLC的煤礦主排水泵自動控制系統(tǒng)設計[J].煤礦機械，2013，09：267-269.

[2]趙利起.煤礦井下主排水泵自動控制系統(tǒng)的應用與研究[J].機械工程與自動化，2011，03：151-152.

[3]劉冰濤.煤礦井下主排水泵自動控制系統(tǒng)的應用與研究[J].中國新技術新產(chǎn)品，2015，16：4.