井下自動(dòng)化排水集中監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)

摘 要：中興礦馬莊水泵房排水需要安排值班水泵工進(jìn)行排水作業(yè)，水泵排水方式屬于傳統(tǒng)就地操作，每臺(tái)水泵需要人工就地操作，各種數(shù)據(jù)需要人工進(jìn)行記錄匯報(bào)，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，地面無法及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況。通過對(duì)馬莊水泵房進(jìn)行自動(dòng)化排水集中監(jiān)控系統(tǒng)安裝升級(jí)改造，可實(shí)現(xiàn)水泵房無人值守，減少用工數(shù)量，降低勞動(dòng)成本，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高排水效率。

關(guān)鍵詞：水泵房;無人值守;排水效率

1 概況

馬莊水泵房作為中興礦重要的采區(qū)水泵房，對(duì)采區(qū)排水起到了關(guān)鍵性作用，目前馬莊水泵房水泵共三臺(tái)，DN200排水管兩趟，水倉(cāng)內(nèi)的水從馬莊水泵房排至中央水倉(cāng)。馬莊水泵型號(hào)MD155-67×4，單臺(tái)水泵額定流量為155m3/h，額定揚(yáng)程268m，配用電機(jī)型號(hào)：YB2-3551-2，功率185kW，額定電壓6kV，額定電流21.5A，水倉(cāng)容積1632m3。

通過對(duì)馬莊水泵房進(jìn)行自動(dòng)化排水集中監(jiān)控系統(tǒng)安裝升級(jí)改造，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

①遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)水泵運(yùn)行狀態(tài)包括：排水壓力、流量、高低水位、溫度、運(yùn)行電流電壓等[1];

②可以實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程操水泵，具體包括：遠(yuǎn)程手動(dòng)、一鍵啟動(dòng)、自動(dòng)三種模式;

③可根據(jù)水位、溫度、壓力故障時(shí)報(bào)警、停泵，無流量或降低故障時(shí)報(bào)警、停泵等功能;

④可根據(jù)水倉(cāng)水位高低實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水，當(dāng)水倉(cāng)水位達(dá)到設(shè)定開泵值時(shí)，水泵根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定開泵操作順序進(jìn)行自動(dòng)開泵排水，提高了水泵房應(yīng)急處置能力;

⑤水泵房安裝有高清攝像頭能夠及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況。

2 功能介紹

2.1 主界面

主界面如圖一所示;可現(xiàn)實(shí)當(dāng)前泵狀態(tài)及各監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，具體操作以1#水泵為例：

① 上圖①停止顯示處，顯示為泵的運(yùn)行狀態(tài);

② 上圖②檢修顯示處為井下TH24操作臺(tái)顯示當(dāng)前狀態(tài)，為三種狀態(tài)：檢修，檢修狀態(tài)時(shí)上位機(jī)與井下操作臺(tái)均不能操作泵的開啟，為無效狀態(tài);遠(yuǎn)程狀態(tài)，遠(yuǎn)程狀態(tài)只能在地面調(diào)度室開啟泵，井下操作臺(tái)無效;就地，就地狀態(tài)為只能在井下通過TH24進(jìn)行泵的開啟[2];

③ 上圖③集控狀態(tài)顯示處為TH24操作臺(tái)進(jìn)行選擇就地單控或就地集控，此狀態(tài)只在就地狀態(tài)有效，當(dāng)為就地單控時(shí)，只在TH24操作臺(tái)有效，可以單獨(dú)開啟或停止排氣閥、射流閥、泵、閘閥;就地集控時(shí)在TH24操作臺(tái)處操作有效，可實(shí)現(xiàn)泵一鍵啟動(dòng)和一鍵停止;

④ 可監(jiān)測(cè)閘閥及射流閥、排氣閥的開啟狀態(tài)，可以使地面人員有效了解井下泵的開啟狀態(tài);

⑤ 監(jiān)測(cè)正壓、負(fù)壓值，及時(shí)了解泵的開啟異常情況;

⑥ 有效了解系統(tǒng)架構(gòu)，監(jiān)測(cè)顯示及各泵的具體運(yùn)行狀況，泵的地面啟停操作;

⑦ 紅方框，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)泵的具體操作，出現(xiàn)圖二所示畫面：

此界面可顯示各報(bào)警狀態(tài)及各遠(yuǎn)程操作;

①報(bào)警狀態(tài)顯示，當(dāng)水泵報(bào)警時(shí)，相應(yīng)報(bào)警位后面的綠點(diǎn)會(huì)變?yōu)榧t色，可以有效簡(jiǎn)單明了知道泵的報(bào)警狀態(tài)，可以迅速處理此報(bào)警位置;可以顯示具體溫度、具體數(shù)值有效了解泵運(yùn)行具體狀況;可以有效知道泵的運(yùn)行次數(shù)及運(yùn)行時(shí)間，可以相應(yīng)選擇該泵的啟停[3];

②閘閥選擇，點(diǎn)擊后面按鈕可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要選擇閘閥1或者閘閥2的開啟，有效根據(jù)水管流量狀態(tài)選擇閘閥的開啟;

③溫度保護(hù)投入或屏蔽，當(dāng)溫度保護(hù)投入時(shí)，溫度達(dá)到停機(jī)異常值時(shí)可實(shí)現(xiàn)一鍵停機(jī)，屏蔽時(shí)，只報(bào)警，不停機(jī)，可根據(jù)需要選擇投入或屏蔽;

④系統(tǒng)投入或推出，當(dāng)系統(tǒng)投入時(shí)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，在地面實(shí)現(xiàn)巡航開泵;

⑤手動(dòng)自動(dòng)選擇：點(diǎn)擊自動(dòng)啟泵時(shí)，下面自動(dòng)控制處相應(yīng)變?yōu)樗{(lán)色手動(dòng)控制相應(yīng)變?yōu)榛疑?，點(diǎn)擊一鍵啟動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)泵的一鍵啟動(dòng);點(diǎn)擊手動(dòng)啟泵時(shí)相應(yīng)自動(dòng)控制處變?yōu)榛疑謩?dòng)控制相應(yīng)變?yōu)樗{(lán)色，可根據(jù)選擇任意啟動(dòng)射流閥、排氣閥、閘閥、泵等;

⑥液位顯示，0.00m處為液位顯示，可有效監(jiān)測(cè)液位具體數(shù)值，選擇幾臺(tái)泵的開啟;

⑦球閥套數(shù)選擇，若水壓不夠時(shí)則需在開啟球閥之前選擇設(shè)置“兩套球閥同時(shí)開啟時(shí)間”和“三套球閥同時(shí)開啟時(shí)間”（跟據(jù)實(shí)際情況具體操作）;

⑧水泵啟動(dòng)流程狀態(tài)顯示，可實(shí)時(shí)監(jiān)視水泵開啟過程中的設(shè)備狀態(tài)以及水泵開啟具體到了那一步。

2.2 報(bào)表

報(bào)表可有效顯示各時(shí)間段數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)具體數(shù)值，可以有效了解泵不停時(shí)間段的具體狀態(tài);此功能可以系統(tǒng)了解泵的啟動(dòng)時(shí)間及停止距圖時(shí)間，運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，有效了解各泵的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，可有效選擇不同泵的開啟時(shí)長(zhǎng)。

2.3 操作記錄

操作記錄可顯示具體時(shí)間通過上位機(jī)軟件在地面開啟幾號(hào)泵、以及開啟的具體操作方式及操作員賬戶。

2.4 數(shù)據(jù)曲線

數(shù)據(jù)曲線可以根據(jù)曲線方式簡(jiǎn)單明了的了解泵啟動(dòng)的穩(wěn)定性;水泵選擇，可以選擇具體泵的號(hào)數(shù);曲線選擇，選擇具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線體現(xiàn);然后點(diǎn)擊增加曲線，即可在圖表中顯示曲線實(shí)時(shí)圖[4]。

2.5 參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置界面為報(bào)警設(shè)定值界面;如設(shè)置點(diǎn)擊前軸溫度高報(bào)警，在后面白框中輸入設(shè)定值，然后點(diǎn)擊設(shè)定即可;可設(shè)置自動(dòng)排水水位值等。

2.6 故障分析

此界面可以顯示實(shí)時(shí)報(bào)警具體位置，可以快速確定故障發(fā)生點(diǎn)，及時(shí)解決問題;也可以點(diǎn)擊打印連接打印機(jī)打印出圖表。

3 與國(guó)內(nèi)外已有技術(shù)全面綜合對(duì)比情況

該自動(dòng)化排水集中監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)比國(guó)內(nèi)同等功能的系統(tǒng)，具有功能齊全，可操作性強(qiáng)，系統(tǒng)成熟穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

4 應(yīng)用和推廣

該自動(dòng)化排水集中監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泵運(yùn)行狀態(tài)、排水壓力、流量、高低水位、溫度、運(yùn)行電流電壓等，可進(jìn)行遠(yuǎn)程操控水泵，具備根據(jù)水位、溫度、壓力、流量等狀態(tài)進(jìn)行故障報(bào)警、停泵功能，可根據(jù)水倉(cāng)水位高低實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水，保障了水泵正常運(yùn)行，提高了水泵房應(yīng)急處置能力[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡俊.基于Prodave的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（8）：166-168，170.

[2]王春進(jìn)，趙瑋燁.井下排水自動(dòng)化控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2019，40（5）：136-138.

[3]李延亮.鐵路35/10kV變配電所綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].四川：西南交通大學(xué)，2017.

[4]溫小斌.物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2019（6）：34-36.

[5]張延昭.礦井主排水系統(tǒng)自動(dòng)化控制的研究與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電信息，2017（27）：37-38.

作者簡(jiǎn)介：

龐建東（1983- ），男，山西平遙人，機(jī)電工程師，本科學(xué)歷，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，從事煤礦機(jī)電方面的研究。