礦山自動(dòng)化排水技術(shù)在節(jié)能減排中的應(yīng)用

周裴俊

摘 要：文章首先介紹了礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)的工作原理，其次對(duì)礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)組成進(jìn)行了相應(yīng)的分析，最后展開(kāi)了對(duì)水泵的控制原則以及工業(yè)電視系統(tǒng)的研究，希望有所裨益。

關(guān)鍵詞：礦山；自動(dòng)化排水技術(shù)；節(jié)能減排；應(yīng)用

引言

礦山是生產(chǎn)礦物原料或開(kāi)采礦石的場(chǎng)所，通常包括確保生產(chǎn)所需要的各種輔助車間、礦井、露天采場(chǎng)等。礦山自動(dòng)化是既復(fù)雜、又先進(jìn)的高科技系統(tǒng)，全礦范圍內(nèi)數(shù)據(jù)與信息采集系統(tǒng)為其基礎(chǔ)的要素。節(jié)能減排就是減少污染物的排放、降低能源消耗、節(jié)約能源等。為發(fā)揮節(jié)能減排的作用，礦山自動(dòng)化排水技術(shù)能夠節(jié)約人力資源成本和能源，無(wú)須人工干預(yù)，工作可靠安全且能夠穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。

1礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)的工作原理

礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)主要是通過(guò)對(duì)以太網(wǎng)的傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC模塊的輸入與輸出，設(shè)置水泵工作中的參數(shù)，通過(guò)傳感器的反饋與遠(yuǎn)程自動(dòng)化模塊的控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的過(guò)程。對(duì)于礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其工作方式主要包括遠(yuǎn)程手動(dòng)控制、全自動(dòng)控制和就地手動(dòng)控制三種。在實(shí)際工作的過(guò)程中，技術(shù)人員能夠通過(guò)上位機(jī)來(lái)對(duì)水泵的啟動(dòng)與停止進(jìn)行有效的控制，防止人員誤操作。礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)的工作主要是通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)數(shù)據(jù)的傳輸將參數(shù)與采集的數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給調(diào)度室的工作人員，此時(shí)自動(dòng)排水系統(tǒng)就會(huì)處在遠(yuǎn)程手動(dòng)控制的狀態(tài)，通過(guò)控制水倉(cāng)的水位可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制的功能，當(dāng)自動(dòng)化排水系統(tǒng)處于完全自動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，水位就可以由系統(tǒng)的配置來(lái)控制礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)代化技術(shù)的操作實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)，并在應(yīng)用的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了安全施工的要求，既提高了工作效率，也實(shí)現(xiàn)了環(huán)保施工的要求，所以我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)的企業(yè)要充分重視自動(dòng)化排水系統(tǒng)的重要作用，加大對(duì)其應(yīng)用的力度，提高企業(yè)的生產(chǎn)水平。

2礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)組成

礦山自動(dòng)化排水系統(tǒng)分別由泵房的工業(yè)電視視頻監(jiān)控及集中控制部分構(gòu)成。

2.1工業(yè)電視視頻監(jiān)控

工業(yè)電視視頻監(jiān)控的組成部分主要包括如下幾種，分別為視頻服務(wù)器、換面分割器、硬盤錄像機(jī)、視頻光端機(jī)、攝像頭等。通過(guò)對(duì)工業(yè)電視系統(tǒng)日后發(fā)展的考慮，同時(shí)結(jié)合視頻數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)寬帶占用率較大等因素以及滿足構(gòu)建整個(gè)礦山數(shù)字化的需求，所以，水泵集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)對(duì)光纖的采用來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸。對(duì)于地面監(jiān)控來(lái)說(shuō)，其主要能夠?qū)崿F(xiàn)如下幾種功能：實(shí)時(shí)動(dòng)作狀態(tài)變化報(bào)警提示；對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢；實(shí)時(shí)記錄設(shè)備啟停；有效防止誤操作、非法操作，具備操作人員登錄管理功能。

2.2水泵集中控制

水泵指的是能夠使液體增壓或輸送液體的機(jī)械。在實(shí)際工作的過(guò)程中，水泵向液體傳送原動(dòng)機(jī)機(jī)械能，從而使液體能量增加，它的主要作用是對(duì)液態(tài)金屬、懸乳液、乳化液、酸堿液、油、水等進(jìn)行輸送。同時(shí)，還可以輸送一些含懸浮固體物液體以及氣體混合物等。在對(duì)水泵性能進(jìn)行衡量時(shí)，其一般的技術(shù)參數(shù)為效率、水功率、軸功率、揚(yáng)程、吸程、流量等。水泵按照工作原理的不同可分為葉片泵、溶劑水泵等類型。自控系統(tǒng)主要由真空泵、超聲波流量計(jì)、電動(dòng)閥門、液位變送器、振動(dòng)、壓力、溫度、EPS電源柜、語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)、工控機(jī)、集中控制柜、各種接收模塊、觸摸屏人機(jī)界而等構(gòu)成。該系統(tǒng)選用光纖作為傳輸方式，對(duì)電機(jī)、水泵運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；遠(yuǎn)程控制各水泵啟停；記錄、顯示現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)參數(shù)的采集以及實(shí)時(shí)PLC數(shù)據(jù)通信。下位機(jī)為可編程控制器PLC，上位機(jī)為工控機(jī)。

對(duì)于控制柜來(lái)說(shuō)，其可以實(shí)現(xiàn)如下幾種功能：第一，通過(guò)對(duì)以太網(wǎng)的利用，可以將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行谋O(jiān)控機(jī)中；第二，在就地控制模式下，通過(guò)使用就地控制柜就可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制；第三，可以對(duì)水母管出水總流量與管網(wǎng)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；第四，在自動(dòng)運(yùn)行方式下，能夠?qū)贿M(jìn)行實(shí)時(shí)采集，電機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行能夠按照集水井水位的液位來(lái)加以控制；第五，實(shí)時(shí)采集隔爆開(kāi)關(guān)的故障保護(hù)信號(hào)，電流、電壓運(yùn)行參數(shù)；第六，作為電機(jī)是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)，對(duì)水泵電機(jī)前后軸震動(dòng)、溫度等狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。作為電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的依據(jù)，對(duì)水泵進(jìn)水量的真空度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；第七，作為保護(hù)電機(jī)的一項(xiàng)有效參數(shù)，對(duì)水泵的出水壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。自動(dòng)監(jiān)控電動(dòng)閥門、抽真空系統(tǒng)以及水泵。為了避免由于長(zhǎng)時(shí)間不用備用泵而引發(fā)的電氣和電機(jī)設(shè)備銹死、受潮等現(xiàn)象，在對(duì)備用泵啟動(dòng)的時(shí)候，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)添加了自動(dòng)輪換工作控制功能，水泵的運(yùn)行時(shí)間由控制程序自動(dòng)記錄，并根據(jù)該記錄確定開(kāi)機(jī)順序，這樣就使每個(gè)水泵的開(kāi)機(jī)時(shí)間都較為平均，實(shí)現(xiàn)水泵的交替運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣才能從本質(zhì)上確保生產(chǎn)的安全性，并有效延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。

3水泵的控制原則

在對(duì)水泵進(jìn)行控制時(shí)，其應(yīng)當(dāng)遵循如下原則：第一，如果水位高于低水位，就需要開(kāi)啟一臺(tái)水泵，當(dāng)系統(tǒng)首次運(yùn)行時(shí)，需要將一號(hào)泵開(kāi)啟，之后根據(jù)運(yùn)行時(shí)間的多少來(lái)決定開(kāi)啟哪個(gè)泵。如果在開(kāi)啟一臺(tái)水泵且運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)水位依然處于上漲的趨勢(shì)，就應(yīng)當(dāng)將下一個(gè)水泵開(kāi)啟。當(dāng)水位低于低水位時(shí)，就應(yīng)當(dāng)將運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的水泵停止；第二，當(dāng)水位高于警戒水位時(shí)，水泵除了檢修泵之外應(yīng)當(dāng)將其他的全部開(kāi)啟；第三，如果發(fā)現(xiàn)水泵出現(xiàn)故障，就要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)停泵與檢修；第四，從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求來(lái)看，應(yīng)以節(jié)約能源為目標(biāo)，按照電力系統(tǒng)的峰谷平電價(jià)原則需求來(lái)開(kāi)展相應(yīng)的調(diào)整工作，具體操作如下：該無(wú)人值守系統(tǒng)以水倉(cāng)水位作為水泵的起停的基本條件，在此條件滿足的前提下，然后再根據(jù)均勻磨損的原則、電價(jià)避峰填谷的原則實(shí)現(xiàn)水泵的起停。該原理為：首先設(shè)定四個(gè)水位限值：H1（超限水位）、H2（報(bào)警水位）、H3（啟動(dòng)水位）、H4（停機(jī)水位）。當(dāng)水位達(dá)到報(bào)警水位時(shí)，首先對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若處于用電谷段或平段時(shí)，可以立即啟動(dòng)；若處于用電峰段，則暫緩啟動(dòng)。當(dāng)水位繼續(xù)上升至超限水位時(shí)，則不論電網(wǎng)負(fù)荷如何，必須立即啟動(dòng)水泵。若水位繼續(xù)上升到超限水位時(shí)，則表明一臺(tái)水泵的排水量已不足以排除礦井出水，以礦井的最大排水能力來(lái)排除礦井涌水。不管投入水泵的臺(tái)數(shù)為多少，水位都要下降到低限水位才可以停泵。也就是當(dāng)PLC讀取的水倉(cāng)水位值是H4時(shí)，就說(shuō)明水倉(cāng)水位比低限水位低，停止水泵機(jī)組的運(yùn)行。

4工業(yè)電視系統(tǒng)

對(duì)于工業(yè)電視系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要是通過(guò)對(duì)一對(duì)視頻光端機(jī)配以一對(duì)光纖將六路視頻的使用來(lái)對(duì)信號(hào)的編碼、傳輸以及解碼等進(jìn)行模擬，在控制中心將六組視頻模擬信號(hào)進(jìn)行還原，之后將其輸入到硬盤錄像機(jī)中予以存儲(chǔ)，同時(shí)將視頻監(jiān)控信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)接口接入工業(yè)電視監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行視頻信號(hào)的監(jiān)控。

結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)應(yīng)用礦山自動(dòng)化排水技術(shù)，不但可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果，同時(shí)還能夠促進(jìn)工作效率的有效提升，對(duì)礦山采礦工作具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王青.礦山自動(dòng)化排水技術(shù)在節(jié)能減排中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013，31：74-75.

[2]王浩，李興華.礦山自動(dòng)化排水技術(shù)在節(jié)能減排中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，02：262.