礦井水綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

許紅偉 孔凡勇 袁淑光

摘要：本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)就地、遠(yuǎn)控、地面遙控設(shè)備開(kāi)停，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)、檢修方式開(kāi)停，在地面可用井上方式自動(dòng)開(kāi)停并監(jiān)控。設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù)均可在線(xiàn)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)設(shè)備保護(hù)閉鎖，保證了設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：礦井水；智能化；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)

礦井水害為主要災(zāi)害，而在新驛礦更為突出的則是水害，這也為礦井的災(zāi)害治理和防御工作帶來(lái)了很大的難題。經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門(mén)研究決定在新驛八采區(qū)增設(shè)采區(qū)泵房。在這種情況下，要想保證電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)必須設(shè)計(jì)一套安全系數(shù)高，智能化程度高，且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制的控制系統(tǒng)。依據(jù)我礦具體情況設(shè)計(jì)和安裝了八采區(qū)泵房自動(dòng)化系統(tǒng)。

1研究過(guò)程

根據(jù)有關(guān)部門(mén)出具的檢測(cè)報(bào)告和礦上制定的指導(dǎo)方針，從實(shí)際出發(fā)，充分考慮了各方面的安全因素，并查閱了相關(guān)的設(shè)計(jì)質(zhì)料吸取了同類(lèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，設(shè)計(jì)了本套綜合自動(dòng)系統(tǒng)。

2技術(shù)原理

綜合系統(tǒng)有3種操作方式即檢修、手動(dòng)和自動(dòng)方式，操作方式的轉(zhuǎn)換通過(guò)集控操作臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)完成。

檢修模式；即在操作臺(tái)上和每臺(tái)水泵的就地控制箱上通過(guò)按鈕對(duì)相應(yīng)設(shè)備的控制方式，此方式不受任何閉鎖的限制，只在應(yīng)急及檢修時(shí)使用，在正常的情況下嚴(yán)禁使用。此方式下電動(dòng)閘閥點(diǎn)動(dòng)控制，必須一直按著。其他的按鈕則不必如此。

手動(dòng)模式：即對(duì)每臺(tái)設(shè)備的控制通過(guò)集中控制臺(tái)上和每臺(tái)水泵的就地控制箱上的相應(yīng)按鈕操作來(lái)完成。每臺(tái)設(shè)備的起停順序受閉鎖條件的限制。以1#泵系統(tǒng)為例，當(dāng)需要開(kāi)1#水泵排水時(shí)，將“1#水泵禁起”開(kāi)關(guān)按順時(shí)針旋起，水泵選擇開(kāi)關(guān)選擇1#泵，“自動(dòng)/手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到手動(dòng)位置，“地面/井下”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到井下位置， “1#運(yùn)行/備用/檢修”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行位置，選擇射流/真空泵射流方式，“1#/2#真空泵”選擇想使用的真空泵，按真空泵啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)真空泵，真空泵運(yùn)行后，真空泵運(yùn)行，，之后再 “電磁閥開(kāi)”按鈕（選擇幾號(hào)水泵對(duì)應(yīng)幾號(hào)電磁閥）同時(shí)注水電磁閥打開(kāi)，進(jìn)行排真空，當(dāng)真空達(dá)到一定程度時(shí)（和水位有關(guān)）“1#泵負(fù)壓顯示”指示燈亮，這時(shí)按“1#水泵啟動(dòng)”按鈕，啟動(dòng)1#水泵，當(dāng)水壓達(dá)到一定程度時(shí)（程序設(shè)定）“1#正壓顯示”指示燈亮，按“閘閥打開(kāi)”按鈕，打開(kāi)1#閘閥，閘閥開(kāi)到位后指示燈亮，電流顯示正常排水成功。此時(shí)可先關(guān)閉電磁閥，再關(guān)閉真空泵。排水完畢后先按“閘閥關(guān)閉”按鈕，關(guān)閉閘閥，閘閥關(guān)閉到位后指示燈亮，再按“水泵停止”按鈕，停止水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，排水完畢按下“1#水泵禁起”按鈕。防止有誤操作。

自動(dòng)模式：以1#泵系統(tǒng)為例，。當(dāng)需要開(kāi)1#水泵排水時(shí)，將“1#水泵禁起”開(kāi)關(guān)按順時(shí)針旋起（箭頭指示方向），水泵選擇開(kāi)關(guān)選擇1#泵，“自動(dòng)/手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)位置，“地面/井下”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到井下位置， “1#運(yùn)行/備用/檢修”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行位置。選擇你的射流方式，如選擇則真空泵則“1#/2#真空泵”選擇想使用的真空泵，此時(shí)可按住“自動(dòng)啟動(dòng)”按鈕5秒以上后水泵將自動(dòng)完成手動(dòng)操作啟動(dòng)水泵的全過(guò)程，排水完畢后按“自動(dòng)停止”按鈕水泵自動(dòng)完成手動(dòng)操作停止水泵的全過(guò)程。當(dāng)“地面/井下”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到地面位置時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)界面上進(jìn)行操作，鼠標(biāo)點(diǎn)擊投入想使用的真空泵，此時(shí)監(jiān)控畫(huà)面出現(xiàn)“允許操作”方可進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)，在水泵畫(huà)面里面按對(duì)應(yīng)水泵“啟動(dòng)”按鈕5秒以上即可啟動(dòng)水泵，按“停止”按鈕即可停止水泵

智能模式：首先在監(jiān)控界面選擇好真空泵，同自動(dòng)方式，選擇好相應(yīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)將按以下方式全智能運(yùn)行：當(dāng)1#水倉(cāng)高水位時(shí)， 1#水泵將自動(dòng)啟動(dòng)，此情況持續(xù)時(shí)間大于20分鐘時(shí)，2#水泵將自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)1#水倉(cāng)低水位1#，2#泵將自動(dòng)停止。2#水倉(cāng)水位用于控制3#啟動(dòng)方式同1#，2#水泵，這其中3臺(tái)水泵即使同時(shí)處于啟動(dòng)條件，也不會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，系統(tǒng)將會(huì)逐個(gè)啟動(dòng)水泵。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)（顯示屏故障畫(huà)面有顯示），按故障復(fù)位鈕復(fù)位故障后才可重新啟動(dòng)。

3研究方法

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從我礦的實(shí)際情況出發(fā)，用科學(xué)理論作指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)主管部門(mén)論證，切實(shí)可行，同時(shí)針對(duì)八采區(qū)出水量大的特點(diǎn)，選擇3臺(tái)大功率電動(dòng)機(jī)，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的輔助設(shè)施，保證礦井的安全。為保證設(shè)備的安全運(yùn)行采用就地和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，即能在井下泵房開(kāi)停設(shè)備也可在地面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

4創(chuàng)新點(diǎn)

本系統(tǒng)的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下下幾方面，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)開(kāi)停設(shè)備，在八采泵房可使用手動(dòng)、自動(dòng)、檢修方式開(kāi)停，在地面可用井上方式智能自動(dòng)開(kāi)停設(shè)備。設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù)都可在上位機(jī)上進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于嚴(yán)重事故可實(shí)現(xiàn)閉鎖，進(jìn)一步保證了設(shè)備的安全。多地點(diǎn)開(kāi)停設(shè)備主要是為防止出水量大的情況下人員需要撤離時(shí)，關(guān)閉好防水閘門(mén)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的不間斷運(yùn)行，為礦井的安全提供保證。為減小大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響采用先進(jìn)的軟啟動(dòng)裝置，提高了供電質(zhì)量，保證了全礦井的供電安全。就地控制箱與集控PLC之間通過(guò)profibus通信電纜連接，減少了外部接線(xiàn)，節(jié)約了成本，降低了故障率。通過(guò)井上下千兆光纖（工業(yè)以太網(wǎng)）環(huán)網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行通信，不需再單獨(dú)輻射線(xiàn)路，進(jìn)一步完善了礦山數(shù)字化，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化礦山。

5結(jié)束語(yǔ)

該自動(dòng)化系統(tǒng)自使用以來(lái)運(yùn)行良好，達(dá)到預(yù)期理想效果，在技術(shù)方面，采用遠(yuǎn)程通信技術(shù)解決了多地點(diǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了操作工遠(yuǎn)程一鍵式開(kāi)停。在少增加新設(shè)備的基礎(chǔ)上就可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)控。同時(shí)讓?shí)徫还脑胍舻墓ぷ鳝h(huán)境中解放出來(lái)，保證了工人的身心健康。系統(tǒng)建設(shè)前期投入不大，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能性得到了很大得到提高。從人力、物力、財(cái)力的投入和產(chǎn)出的對(duì)比來(lái)看，能夠達(dá)到較高的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。同時(shí)解決了礦井水危害的威脅，能夠滿(mǎn)足我礦排水任務(wù)的需要，達(dá)到了預(yù)期理想效果。該系統(tǒng)各種保護(hù)齊全，動(dòng)作靈敏安全可靠，且維護(hù)量不大，降低了工人體力勞動(dòng)強(qiáng)度。采用新型傳感器技術(shù)大大提高了設(shè)備運(yùn)行安全系數(shù)，同時(shí)降低了工人工作過(guò)程中由于人的因素引起的設(shè)備的不安全。自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)讓操作工從繁瑣的工作中脫離出來(lái)，遠(yuǎn)距離開(kāi)停設(shè)備，是操作工遠(yuǎn)離了危險(xiǎn)的工作環(huán)境，為人身安全提供了更好的保障。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：山能臨礦集團(tuán)新驛煤礦）

作者簡(jiǎn)介：

許紅偉于1981年9月出生，本科學(xué)歷，職稱(chēng)是工程師并擔(dān)任副區(qū)長(zhǎng)職務(wù)。

孔凡勇于1975年8月出生，本科學(xué)歷，職稱(chēng)是工程師并任區(qū)長(zhǎng)職務(wù)。

袁淑光于1982年8月出生，專(zhuān)科學(xué)歷，擔(dān)任副區(qū)長(zhǎng)職務(wù)。