煤礦井下排水泵房電控系統(tǒng)的自動化改造分析

郭望

摘要：煤礦井下排水設施是礦井建設生產過程中不可少的，承擔著排出井下涌水的重要任務，是保證排水系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行的關鍵。因此，本文針對煤礦井下排水泵房電控系統(tǒng)的自動化改造進行分析，在結合礦井排水系統(tǒng)的實際情況后，具體分析相應的改造方案。

關鍵詞：煤礦;泵房;排水設備;電控系統(tǒng)

引言：目前，PLC技術在煤礦井下生產過程中得到了廣泛應用，但是在一些地區(qū)煤礦井下中央泵房排水設備中依然采用值守人員進行控制。在這樣的情況下，經常會出現(xiàn)工作效率不高、開停泵不及時、峰谷比不均衡等問題出現(xiàn)，進而威脅到井下排水工作的穩(wěn)定進行，也會導致礦井用電量的增加，甚至由于人員誤操作還會威脅到井下人員的生命財產安全。因此，借助自動化控制技術來解決這一問題。

一、礦井排水系統(tǒng)電控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

井下排水是煤礦安全生產的重要因素，目前國內煤礦企業(yè)井下排水控制系統(tǒng)自動化水平仍不是很高，井下水泵的啟停仍然依靠人工，工作勞動強度大，并且啟停水泵需要注意觀察的因素、環(huán)節(jié)較多，如工人沒有嚴格執(zhí)行相關程序，管理人員管理不到位等問題，出現(xiàn)影響井下排水的安全性與高效性，這也意味著，必須要加強設備電控系統(tǒng)的改造設計，實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)，落實遠程監(jiān)控、無人值守的礦井下排水工作。以此，進一步降低排水運行成本，提高礦井排水系統(tǒng)的工作效率和安全性。總而言之，借助自動化控制技術對煤礦井下泵房排水設備電控系統(tǒng)進行改造后，可以進一步提高礦井經濟效益，規(guī)避人為因素對生產活動的負面影響，真正和實現(xiàn)安全生產。煤礦井下泵房排水設備電控系統(tǒng)需要完成自動控制，分別為：工作泵和備用泵的自動選擇、單機控制系統(tǒng)的參數(shù)采集以及排水自動化功能。此外，利用該電控系統(tǒng)還要實現(xiàn)水位自動監(jiān)控、自動注水、水泵主回路啟動過程等。

二、電控系統(tǒng)自動化控制改造的具體措施

為了進一步分析煤礦井下排水泵房電控系統(tǒng)改造過程，本文以唐山開灤林西礦業(yè)有限公司十二泵房為例，對改造過程進行全面的分析。在充分遵循改造原則的基礎上，實現(xiàn)智能化控制。

（一）案例概況和硬件配置

唐山開灤林西礦業(yè)有限公司十二泵房含有主水倉和副水倉各一個，每個水倉有效容積為1530m?/1360 m?，根據(jù)過往數(shù)據(jù)來看，該泵房每天的所排正常涌水量在27m?/h，最大時可以達到30m?/h。三臺MD450-60×6離心泵作為主排水泵，揚程可以達到360m，每臺的流量可以達到450m?/h，配套電機YB2-4503-4，額定電壓為6kV。泵房引水裝置有兩種，一種采用2臺SZ-2型真空泵，另一種采用高壓水射流泵，鋪設了兩趟φ325mm排水管路。泵房配水井過水閘閥，水泵出水閘閥等都配置的電控系統(tǒng)。如果想要實現(xiàn)對該中央泵房排水設備電控系統(tǒng)改造，想要對所需要的硬件配置和控制關系進行詳細的分析，包括：PLC控制柜、就地控制柜、參量檢測、執(zhí)行機構、低壓配電柜等。

（二）控制方式

利用PLC技術主要實現(xiàn)就地控制、集中人控、自動控制三個方面。

第一，就地控制。在控制柜面上就可以完成就地控制模式，在這一模式下，并不需要PLC控制系統(tǒng)，而是采用就地控制柜完成的傳統(tǒng)開泵操作。就地控制中包括水泵控制開關、真空泵控制開關，作為PLC控制系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，當PLC發(fā)生故障時，可以利用這些控制開關完成相應的工作。

第二，集中人控。在PLC控制柜的觸摸屏上可以實現(xiàn)集中控制，通過這一系統(tǒng)可以完成對所有參與集控設備的啟停工作，也可以通過集控系統(tǒng)進入到單獨控制下，完成對單機設備的操作和檢查。比如：在程序控制狀態(tài)下，操作人通過啟動和停止這兩個賬戶，操作人可以任意開停所有設備，但需要注意的是，只能夠逐臺進行操作。相比較而言，檢查控制狀態(tài)只能夠用于設備或者PLC系統(tǒng)的檢修工作。

第三，自動控制。自動控制模式下，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)主控量、設置的時間段、涌水量等參控量為主要參考依據(jù)，實現(xiàn)對高低水位開停泵以及自動操作開停泵的控制，作為常規(guī)操作方式，自動控制還要具備泵組自動輪換，能夠在水泵事故停車時告警并啟動備用泵。此外，還要具備泵組分時段運行，以將排水電費控制在最低范圍內。

（三）系統(tǒng)功能

在實際發(fā)展過程中，PLC控制技術主要實現(xiàn)了參量檢測、運行參數(shù)設置、通訊接口等功能。

第一，參量檢測和顯示。泵組主電機電流、電動閥門開啟狀態(tài)、高壓開關柜工作狀態(tài)、真空電磁閥、水位以及涌水量檢測、信息顯示及報警等功能，都屬于參量檢測和顯示，也是泵房排水設備電控系統(tǒng)的關鍵。以水位檢測為例，針對分設水倉水位進行監(jiān)控，設置上下限位置的開關量，通過PLC完成信號處理，可以確保水位達到高限情況下，出現(xiàn)涌水量異常問題得到及時的處理，能夠實現(xiàn)自動啟停泵操作。

第二，運行參數(shù)的設置。PLC控制技術在運行參數(shù)設置上也具有一定的作用，包括：電機工作時的極限參數(shù)、泵的出口壓力、水位限定、涌水量等參數(shù)。操作人員身份級別不同，可以調整的參數(shù)也不同，在輸入具體的密碼和身份后，可以進入不同的設置和查看界面。在這種設置模式下，能夠最大程度保證數(shù)據(jù)安全，避免意外的發(fā)生。也能夠讓系統(tǒng)得到安全可靠穩(wěn)定運行，為系統(tǒng)的規(guī)范化、制度化管理提供了良好的基礎。

第三，通訊接口的實現(xiàn)。除了上述兩個環(huán)節(jié)之外，借助PLC控制技術，還進一步創(chuàng)造了通訊接口，和PLC觸摸屏實現(xiàn)了雙工通訊。中央泵房排水設備電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及運行參數(shù)數(shù)據(jù)可以直接上傳到觸摸屏，完成顯示的同時，操作人員也可以通過觸摸屏將具體指令傳送到PLC控制柜上，控制排水設備的運行。在則個過程中所有的信息都會經過通訊接口傳送到調度監(jiān)控中心的主機上，進行備份存儲。還可以和全礦井的安全生產監(jiān)控系統(tǒng)進行連接，針對數(shù)據(jù)進行分析，確保運轉的安全性。在這樣的功能下，可以實現(xiàn)動態(tài)化的數(shù)據(jù)監(jiān)控，并且全面記錄數(shù)系統(tǒng)運行中產生的數(shù)據(jù)，包括故障數(shù)據(jù)。調度控制中心的人就可以根據(jù)數(shù)據(jù)更好的把握住中央泵房排水設備電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，真正實現(xiàn)遙測、遙控，制定出科學的生產決策計劃。

總結：綜上所述，科學技術水平的不斷發(fā)展，礦井生產現(xiàn)代化水平不斷提高，自動化程度也在逐漸增強。將PLC技術引入到煤礦井下排水泵房電控系統(tǒng)中實現(xiàn)改造升級，可以進一步提高井下生產經濟效益和社會效益，同時準確高效的掌握相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遙測遙控，為后續(xù)決策制定提供數(shù)據(jù)，保證生產科學合理。

參考文獻

[1]郭景春.煤礦井下提升機電控系統(tǒng)改造[J].當代化工研究，2019（16）：96-97.

[2]王靜.煤礦井下電控系統(tǒng)中傳感器的選型探討[J].煤礦機電，2018（03）：36-38.

[3]張鑫.煤礦井下泵房電控系統(tǒng)改造設計[J].廣東化工，2018，45（09）：195-196.