礦井主排水自動化控制系統(tǒng)研究

摘 要：隨著我國社會生產(chǎn)力水平的提升，經(jīng)濟(jì)步伐的推進(jìn)，我國的煤礦事業(yè)也在這個過程中得到了較大程度的發(fā)展。在煤礦生產(chǎn)過程中，排水也是一項(xiàng)非常重要的工作，其排水系統(tǒng)的流暢性以及自動性對于煤礦整體運(yùn)行效果以及工作量的減少都具有重要的意義。文章就礦井主排水泵自動化控制系統(tǒng)的研究思路進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：礦井主排水;自動化;控制系統(tǒng)

一、 引言

礦井主排水系統(tǒng)是煤礦安全管理的重點(diǎn)，是煤礦生產(chǎn)成本管理中的耗能大戶，如何實(shí)現(xiàn)礦井主排水泵安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是煤礦機(jī)電管理工作者研究的重要課題。傳統(tǒng)的礦井主排水系統(tǒng)管理方式：安排大量人員專門上崗，設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性全部靠人把握，礦井本質(zhì)安全程度低;礦井總體涌水計(jì)算、水泵排水工作情況依靠人為統(tǒng)計(jì)，很難做到調(diào)荷避峰;設(shè)備檢查檢修管理依靠人為感知和經(jīng)驗(yàn)判斷，檢查檢修滯后于生產(chǎn)需要。在國家科技興安和節(jié)能減排的社會大環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)礦井排水系統(tǒng)自動化控制尤為重要。當(dāng)前，多數(shù)煤礦都在實(shí)施主排水系統(tǒng)自動化控制工程，相互之間實(shí)現(xiàn)的功能和可靠性方面都有很大的差異性。如何解決礦井主排水泵可靠性起動、選用一個什么樣的方案、實(shí)現(xiàn)一個什么樣的控制目標(biāo)是實(shí)施礦井主排水系統(tǒng)自動化控制需要研究的問題。

二、 排水自動化設(shè)備啟動原理

水泵開啟時，系統(tǒng)先進(jìn)行射流排真空，水泵達(dá)到真空后，真空壓力表輸出信號，系統(tǒng)接收到真空壓力表的信號后將自動起動水泵電機(jī)，同時關(guān)閉射流泵真空管路及射流泵入水管路閥門，閥門關(guān)閉后打開水泵出水管路電動閘閥進(jìn)行排水。若電動閘閥打開后一定時間內(nèi)水泵壓力未達(dá)到設(shè)定值（一般是因?yàn)樗没蛏纤苈仿鈱?dǎo)致）系統(tǒng)將會自動停止水泵運(yùn)行并關(guān)閉電動閘閥同時報警。當(dāng)水倉水位達(dá)到低位時將先自動關(guān)閉排水管路電動閘閥，電動閘閥關(guān)閉到位后（若一定時間內(nèi)未關(guān)到位則按故障方式停止）停止水泵電機(jī)。系統(tǒng)設(shè)置低限水位、高限水位、上限水位和危險水位四種水位線。當(dāng)水位達(dá)到高限水位時，系統(tǒng)自動啟動“運(yùn)行泵”;達(dá)到上限水位時，系統(tǒng)自動啟動下一個“運(yùn)行泵”;達(dá)到危險水位時啟動“備用泵”。水位低于上限水位時自動停止“備用泵”;低于高限水位時停止一個“運(yùn)行泵”;當(dāng)達(dá)到低位時自動停止另一個“運(yùn)行泵”。其次，根據(jù)實(shí)際需要也可切換到手動控制方式。此方式下操作人員可通過手動控制按鈕人工手動控制各臺水泵電機(jī)的起停及各電動閘閥開關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)水位超限、開關(guān)故障、壓力下降、流量下降等故障時系統(tǒng)將自動停止運(yùn)行，并提示、報警。

三、 井下主排水自動化控制目標(biāo)

可依據(jù)水倉水位起停水泵，提高水泵有效利用率，降低成本，節(jié)能增效;可減少看護(hù)人員，并可充實(shí)設(shè)備維護(hù)檢修隊(duì)伍，提高維護(hù)質(zhì)量，減少事故發(fā)生，變發(fā)生事故后的被動檢修為主動的定期檢修，提高設(shè)備的使用率，實(shí)現(xiàn)減人增效;可以保證煤礦的安全生產(chǎn)，改善工作環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率;可有效地保護(hù)水泵電機(jī)等設(shè)備，延長使用壽命，減少事故停機(jī)時間，提高排水能力;有效地提高突水、透水事故的應(yīng)急處理能力，防止災(zāi)害的發(fā)生。

四、 自動化排水系統(tǒng)功能分析

數(shù)據(jù)采集功能需要控制系統(tǒng)通過安裝在管道以及水泵上的傳感器采集開關(guān)量和模擬量。不同傳感器為控制系統(tǒng)提供不同的信號數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)通過安裝在水泵電機(jī)上的開停傳感器傳輸開停信號，控制電動機(jī)的開停狀態(tài)，通過安裝在水泵內(nèi)的壓力傳感器監(jiān)測水泵內(nèi)部的壓力情況，根據(jù)壓力監(jiān)測值控制水泵開停狀態(tài)。在水泵開啟之前要進(jìn)行吸水管路的真空度，通過安裝在吸水管路內(nèi)的真空壓力感應(yīng)器監(jiān)測管路內(nèi)部的真空度，控制系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測值控制電動機(jī)的開停狀態(tài)。

信息管理功能。井下排水自動控制系統(tǒng)通過PLC的編程能夠?qū)崿F(xiàn)水位信號的自動收集和識別功能，根據(jù)實(shí)時收集的水位信號，通過既定的計(jì)算程序計(jì)算單位時間內(nèi)不同水位段的水位上升速率，并且通過各個部位傳感器采集的壓力、流量、溫度、電流、電壓等數(shù)據(jù)，綜合分析排水系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中管理和處理，同時還會對整個排水系統(tǒng)中各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的記錄，供檢修或故障檢查時使用。

自動排水控制系統(tǒng)的控制功能可以分為遠(yuǎn)控、手動以及集控三種方式，采用手動的方式是在水泵房的幾種控制平臺上，操作人員根據(jù)實(shí)際情況控制每個水泵的開停順序以及相關(guān)設(shè)備的工作情況。集控方式同樣也是在水泵房的操作平臺之上實(shí)現(xiàn)控制操作，但是控制系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的開停水泵條件，決定水泵的開停狀態(tài)。遠(yuǎn)控方式對于水泵及其關(guān)聯(lián)設(shè)備的開?？刂苿t是在上位機(jī)水泵監(jiān)控界面上完成，系統(tǒng)可根據(jù)操作人員的配置設(shè)置控制權(quán)限。

故障診斷功能是自動控制系統(tǒng)通過各個感應(yīng)器實(shí)現(xiàn)對于各個子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，查找運(yùn)行故障。當(dāng)系統(tǒng)根據(jù)水位監(jiān)測情況開啟水泵的時候，控制系統(tǒng)會在此之前提前啟動射流泵或者是真空泵，對管路內(nèi)的真空壓力進(jìn)行檢測，當(dāng)壓力值符合開啟要求時則開啟水泵電動機(jī)，同時將真空管路的閥門關(guān)閉。如果在水泵開啟之后的一段時間之內(nèi)，排水管路壓力監(jiān)測情況不滿足測定值要求時，這時控制系統(tǒng)就會關(guān)閉排水泵，并發(fā)出故障報警信號。

五、 結(jié)語

綜上所述，在我國礦井生產(chǎn)的過程中，礦井主排水自動化控制系統(tǒng)具有積極的意義，需要我們充分的重視。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：張文，龍煤集團(tuán)雙鴨山礦業(yè)有限責(zé)任公司雙陽煤礦。