礦井主排水系統(tǒng)遠(yuǎn)程智能集控研究與實(shí)踐

楊殿明?秦龍?韓少根

摘 要：礦井主排水系統(tǒng)在礦井生產(chǎn)及突發(fā)水情響應(yīng)中發(fā)揮至關(guān)重要作用，伴隨礦井服務(wù)年限的增加井下采區(qū)水倉(cāng)分布的改變對(duì)于主排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高要求。依據(jù)本礦井實(shí)際排水情況及原有水泵運(yùn)行狀態(tài)綜合測(cè)評(píng)，決定引入水泵房智能PLC、遠(yuǎn)程、集中控制系統(tǒng)進(jìn)行電氣化升級(jí)改造。成功并入現(xiàn)代化礦井集中調(diào)度管理平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：電氣化智能PLC控制;遠(yuǎn)程集控;減員提效

1 概況

1.1 主排水系統(tǒng)概況：

大興礦副井下布置有內(nèi)、外并列雙水倉(cāng)共同構(gòu)成礦井集中水倉(cāng)，倉(cāng)容量分別為593立方米和773立方米，合計(jì)1366立方米。采用3臺(tái)MD280-80×10水泵，揚(yáng)程為720m、吸水口250mm、排水為150mm。 與ZB60-24電控閥門聯(lián)控向地面排水。

2 遠(yuǎn)程智能集控電氣系統(tǒng)

2.1 智能電氣系統(tǒng)

系統(tǒng)功能有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、泵閥自動(dòng)控制、系統(tǒng)自動(dòng)控制、動(dòng)態(tài)顯示及故障記錄報(bào)警等部分組成。數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和檢測(cè)? 為兩類，通過(guò)PLC的進(jìn)行讀取。模擬量檢測(cè)：電壓、電流、水倉(cāng)水位、出水管流量、水泵溫度、水泵吸水管真空度。數(shù)字量檢測(cè)：水泵的工作狀態(tài)（工作、備用或者檢修狀態(tài)）、水泵的起、停狀態(tài)、電動(dòng)閘閥的工作狀態(tài)和啟閉位置、液位開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。電機(jī)溫度、流量計(jì)等傳感器與變送器，主要用于檢測(cè)水泵、電機(jī)的運(yùn)行狀況，超限、報(bào)警。PLC的數(shù)字量輸入模塊將各種開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集到PLC中作為數(shù)據(jù)處理的條件和依據(jù)，控制水泵的啟停。

ZB60-24泵閥控制整個(gè)系統(tǒng)要求達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目的，閥門的控制是關(guān)鍵，系統(tǒng)的主控部件采用電動(dòng)閘閥。所有閥門可以通過(guò)PLC控制箱、水泵綜合自動(dòng)控制箱進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。若電動(dòng)閘閥打開(kāi)后一定時(shí)間內(nèi)水泵壓力未達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)應(yīng)會(huì)自動(dòng)停止水泵運(yùn)行并關(guān)閉電動(dòng)閘閥同時(shí)報(bào)警。當(dāng)水倉(cāng)水位達(dá)到低位時(shí)將先自動(dòng)關(guān)閉水泵，停止水泵電機(jī)。

3 水泵房雙回路布局

3.1 水位及水泵雙回路

水倉(cāng)水位監(jiān)控由綜合控制箱與PLC結(jié)合實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)監(jiān)控，系統(tǒng)可根據(jù)水位的高低準(zhǔn)確地發(fā)出開(kāi)、停水泵指令。水泵控制系統(tǒng)主要由兩部分組成：監(jiān)視、控制部分和排水控制部分。水泵運(yùn)行? 當(dāng)水位達(dá)到高位時(shí)，立即起動(dòng);當(dāng)水位繼續(xù)上升至高位極限水位時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)診斷結(jié)果，起動(dòng)備用水泵，以最大的排水能力來(lái)排除水倉(cāng)內(nèi)的水。井上監(jiān)視、控制部分采用上位機(jī)控制，用于實(shí)現(xiàn)水泵控制系統(tǒng)的地面監(jiān)控與井下的數(shù)據(jù)傳輸、并配有軟件操作系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)離心式水泵的排水控制與監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息的共享。各監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報(bào)表的形式顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工況。在服務(wù)器中建立綜合歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，定時(shí)將水泵控制站的運(yùn)行時(shí)間、水倉(cāng)水位、流量等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于統(tǒng)一管理，更好的利用峰谷電差價(jià)降低生產(chǎn)成本，設(shè)定不同的使用權(quán)限，各司其職。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

改造前人工駐守運(yùn)行模式用工費(fèi)用支出4000元/每人單月=16000元全年192000元×40年=7680000元。日常耗電支出開(kāi)機(jī)運(yùn)行隨意性強(qiáng)，峰時(shí)段電價(jià)為：1.2893元。改造后自動(dòng)運(yùn)行模式項(xiàng)目占全年技改項(xiàng)目投入5%。原駐守人員調(diào)整至新崗位、本崗位人工支出降為0元，同時(shí)補(bǔ)足其他用工崗位。平時(shí)段電價(jià)為：0.8731元、谷時(shí)段電價(jià)為0.4570元單位電價(jià)分別相差0.4162元和0.8323元。水位傳感器報(bào)警可延遲開(kāi)機(jī)24小時(shí)內(nèi)可減少30分鐘運(yùn)行時(shí)間。通過(guò)該項(xiàng)目的技改投入礦井剩余服務(wù)年限以40年情況計(jì)算將為公司結(jié)余開(kāi)支700余萬(wàn)元。

5 主要結(jié)論

傳統(tǒng)企業(yè)在改革創(chuàng)新的道路上要有所作為，對(duì)原有生產(chǎn)、運(yùn)輸、服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行電氣化智能升級(jí)改造是必由之路。與礦井水處理系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行將有效降低空載開(kāi)機(jī)率，科學(xué)調(diào)控廢水處理能力，達(dá)到礦井生產(chǎn)用水閉環(huán)管理，大幅降低能耗與人力資源投入，為實(shí)現(xiàn)“綠色礦山”發(fā)展目標(biāo)夯實(shí)了科技基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：楊殿明（1984年、03月），性別 男，職稱 工程師。2008年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦山機(jī)電專業(yè)，現(xiàn)在大興礦從事安全管理工作。