神華集團(tuán)烏海能源老石旦煤礦井下抽水無人值守的實(shí)現(xiàn)

王瑞林

【摘 要】 本文介紹了煤礦井下水倉(cāng)自動(dòng)抽水的一種實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)由地面上位機(jī)及系統(tǒng)軟件、井下監(jiān)控分站、液位傳感器、遠(yuǎn)程斷電器、水泵開關(guān)等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)了礦井抽水系統(tǒng)的自動(dòng)化。不僅降低煤礦抽水的費(fèi)用和電費(fèi)，而且減小了礦工的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了礦井抽水的無人值守和地面遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了抽水的安全性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】 真空開關(guān)遠(yuǎn)程控制 安全監(jiān)控系統(tǒng) 遠(yuǎn)程斷電器

1 概述

1.1 改造前的情況

煤礦在開采過程中，必須對(duì)礦水（自然水中的水層水、斷層水和老空水和開采工程涌水）進(jìn)行及時(shí)進(jìn)行治理。

我礦由于礦井下采掘區(qū)較多，積水點(diǎn)多，礦井低洼處的積水不能自動(dòng)流入主排水井中，這些積水就算只有一小部分也應(yīng)當(dāng)及時(shí)排出。另外，井下巷道積水，還會(huì)影響電氣設(shè)備的絕緣性能和使用壽命，極大影響煤礦的安全生產(chǎn)，甚至于釀成重大安全事故。

而對(duì)每一采區(qū)積水點(diǎn)都安排專職開泵人員值守，不僅會(huì)造成人力的浪費(fèi)，還不利于排水的管理和經(jīng)濟(jì)效益的提高，根據(jù)我礦現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備，對(duì)我礦井下水泵抽水方式進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)化控制抽水的方法。

1.2 改造的設(shè)計(jì)

利用成熟的傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦水倉(cāng)抽水的自動(dòng)化。當(dāng)水倉(cāng)水位達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，地面監(jiān)控值班員聽到監(jiān)控主機(jī)報(bào)警信息后，核實(shí)地面水位傳感器的數(shù)值，然后用軟件通過遠(yuǎn)程斷電控制器發(fā)出啟動(dòng)命令，遠(yuǎn)程啟動(dòng)水泵進(jìn)行抽水；當(dāng)水位下降到報(bào)警下限以下時(shí)，用軟件自動(dòng)關(guān)閉水泵。

1.3 改造方案的比較

現(xiàn)今煤礦井下水倉(cāng)抽水無人值守共有三種情況：

（1）用水泵開關(guān)加定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。由于我礦現(xiàn)無防爆定時(shí)器，其次這種方案沒有安設(shè)水位控制、容易產(chǎn)生無水干抽的現(xiàn)象以至于燒毀水泵。

（2）專用水泵開關(guān)加水位傳感器。此種方式需要增設(shè)專用抽水開關(guān)控制器及開關(guān)量的水位位置傳感器（開關(guān)量），不僅投入費(fèi)用大而且此類方式下水泵動(dòng)作與否完全取于不可靠的水位位置傳感器，而且專用的抽水開關(guān)控制器其實(shí)就是在現(xiàn)在常用的80開關(guān)中增設(shè)了兩組接點(diǎn)，利用現(xiàn)在的QBZ-80開關(guān)也可以實(shí)現(xiàn)它的功能。

（3）專用的水位傳感器加PLC控制系統(tǒng)和地面上位系統(tǒng)軟硬系統(tǒng)。上述第1、第2種方式均為自動(dòng)抽水，第3種為遠(yuǎn)程控制抽水，相對(duì)第1和第2種可靠性強(qiáng)，但第3種需要投入設(shè)備費(fèi)用較大。

根據(jù)我礦現(xiàn)水泵的控制開關(guān)的情況和上位系統(tǒng)的情況，使用原有的水泵專用開關(guān)和現(xiàn)用的監(jiān)控系統(tǒng)組成可視化的地面控制抽水系統(tǒng)。

2 實(shí)現(xiàn)方案分析

2.1 硬件部分

第一步，在水倉(cāng)安裝投入式模擬量的液位傳感器（我礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自帶）。附原理框圖，（如圖1所示）。

第二步，在原抽水開關(guān)上1#、9#線分別接入遠(yuǎn)程斷電控制器的常開點(diǎn)（我礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自帶）。下附斷電器KDG3K與安全監(jiān)控分站接線圖，（如圖2所示）。

2.2 軟件部分

借助我礦現(xiàn)用安全監(jiān)控系統(tǒng)（KJ90N）的軟件進(jìn)行控制，原監(jiān)控地面值班人員，通過液位傳感器的數(shù)值的大小實(shí)時(shí)監(jiān)控水倉(cāng)內(nèi)水位情況，通過控命令控制遠(yuǎn)程斷電器，從而實(shí)現(xiàn)了井下水倉(cāng)抽水的自動(dòng)開、停且可視水位情況的地面遠(yuǎn)程抽水。

2.3 系統(tǒng)動(dòng)作過程

地面監(jiān)控值班員聽到水位報(bào)警聲音提示后，查看水位傳感器的具體數(shù)值，根據(jù)情況發(fā)送控制命令，斷遠(yuǎn)電電器常開點(diǎn)閉合，水泵開關(guān)的36V線圈電源4端得電，至ZJ線圈經(jīng)本機(jī)停止按鈕SB2，經(jīng)SB1至1#線現(xiàn)至9#端子至電源另一端；線圈ZJ得電吸合。使中間繼電器的觸點(diǎn)閉合，從而使真空接觸的的線圈的電。水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)。

同理，當(dāng)抽水至水位傳感器下限時(shí)，值班和員通過上位機(jī)軟件控制復(fù)位遠(yuǎn)程斷電器，斷電器常開點(diǎn)斷開從而斷開了中間繼電器吸合線圈ZJ的回路，ZJ釋放，中間繼電器觸點(diǎn)ZJ1斷開，切斷了真空接觸器線圈的回路。真空接觸器釋放。主回路中的KM斷開。水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 具體操作

3.1 工作原理

根據(jù)每個(gè)水倉(cāng)的具體情況，在安全監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置水倉(cāng)水位抽水的水位最小值（下限）和最大值（上限），為上下限報(bào)警值，（下限為0.05m，上限為2.5m），通過聲音報(bào)警聲及時(shí)提醒監(jiān)控值班進(jìn)行遠(yuǎn)程抽水。

3.2 抽水動(dòng)作

當(dāng)水倉(cāng)水位上升到上限報(bào)警值時(shí)，監(jiān)控值班員通過監(jiān)控系統(tǒng)中心站發(fā)送控制指令信號(hào)，啟動(dòng)水泵開關(guān)，開始抽水工作，并實(shí)時(shí)觀察水倉(cāng)水位傳感器下降情況。

3.3 停抽動(dòng)作

當(dāng)水倉(cāng)水位下降至下限時(shí)，監(jiān)控值班員通過監(jiān)控系統(tǒng)中心站發(fā)送控制指令信號(hào)，關(guān)閉水泵開關(guān)、停止抽水工作。

4 需要注意的問題

（1）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽水后，可有效防止了因司機(jī)抽水工作失誤（無水位具體數(shù)值顯示而干抽水，造成燒水泵等）而導(dǎo)致水泵發(fā)生運(yùn)行事故，當(dāng)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動(dòng)水泵而水位傳感器數(shù)值不下降時(shí)，必須立即停泵，通知巡檢人員及時(shí)核實(shí)處理。

（2）遠(yuǎn)程抽水正常運(yùn)行后，不僅減少了人力費(fèi)用。按井下有三處水倉(cāng)計(jì)算，每處每天需要2人抽水，共需6人/天，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽水后，每班每三處抽水點(diǎn)改成1名巡回檢查維修工巡回檢查，現(xiàn)需要2人/天，每三處抽水點(diǎn)能節(jié)省費(fèi)用約24萬元/年。（4人×5000元/月=2萬元×12月=24萬元 ）、降低抽水電費(fèi)源的浪費(fèi)，同時(shí)降低了抽水勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）加強(qiáng)此系統(tǒng)的人工巡查。一方面要求巡回檢查工每班巡查一次液位傳感器和斷電控制器，另一方面還要檢查要求水水泵開關(guān)及水泵本身的完好情況及管路情況。 下附系統(tǒng)的接線圖，（如圖3所示）。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫繼平.煤礦安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng).煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，第10期.

[2]錢鳴.基于KJ90N安全監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用.中國(guó)科技博覽，2015第（32）期.