華陽二礦瓦斯抽放泵站自動化系統(tǒng)

倪晉燕

（華陽二礦，山西 陽泉 045000）

1 概 述

華陽二礦瓦斯抽放泵站安裝2 臺2BEC50 型315 kW 的水環(huán)真空瓦斯抽放泵，如圖1 所示，主管路采用300 mm 瓦斯抽放管，采用自然重力供水方式。 自動化控制系統(tǒng)主要通過西門子PLC S7- 300 模塊實(shí)現(xiàn)，利用Profibus- DP 通訊和數(shù)據(jù)采集分站BHD 之間的數(shù)據(jù)交換，對瓦斯泵進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及自動化控制。在自動化改造前，礦井瓦斯抽放泵采用水循環(huán)式瓦斯抽放泵及水冷的冷卻方式，設(shè)有主管手動路閥門32 個，未安裝傳感器、在線監(jiān)測系統(tǒng)等裝置，無法采集電機(jī)溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的啟停須靠人工操作。因此，華陽二礦瓦斯抽放泵站急需自動化改造，以提高瓦斯抽放效率。

圖1 水環(huán)式真空泵工作原理Fig. 1 Working principle of water ring vacuum pump

2 自動控制瓦斯抽放泵站系統(tǒng)

2.1 控制系統(tǒng)

瓦斯抽放泵站的控制系統(tǒng)可分為井下現(xiàn)場操作臺自動化控制、井下現(xiàn)場手動控制、地面遠(yuǎn)程自動化控制3 種。井下現(xiàn)場操作臺自動化控制能在環(huán)網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，運(yùn)用操作臺進(jìn)行手動操作，實(shí)現(xiàn)瓦斯抽放系統(tǒng)的就地啟停，確保符合安全生產(chǎn)要求。

PLC 控制器能在程序故障或操作臺控制失靈時實(shí)現(xiàn)對瓦斯抽放泵的控制，運(yùn)用蝶閥電動控制箱控制蝶閥，可以有效降低抽放系統(tǒng)停機(jī)事故頻率。

運(yùn)用PLC 采集礦井瓦斯抽放泵內(nèi)部的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，通過上機(jī)位組態(tài)軟件控制瓦斯泵組，并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，能實(shí)現(xiàn)電動球閥、蝶閥、瓦斯抽放泵等設(shè)備的遠(yuǎn)程手動控制，按照工作程序?qū)υ摮榉畔到y(tǒng)進(jìn)行自動化一鍵啟停，提高了系統(tǒng)的工作效率。

2.2 井下操作臺控制流程

為方便進(jìn)行井下檢測維修，在操作臺上增設(shè)了就地檢修模式。首先，將操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到就地模式，將控制模式轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到檢修模式，將進(jìn)氣蝶閥旋轉(zhuǎn)到開的位置，到位后會自動停止。將出氣蝶閥旋轉(zhuǎn)到開的位置，到位后也會自動停止，此時按下啟動按鈕，即能高效啟動瓦斯泵。

2.3 上位機(jī)監(jiān)控功能

礦井瓦斯抽放泵自動控制系統(tǒng)主要通過組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)的畫面監(jiān)控、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)報警、自動化切換等操作。

（1） 在數(shù)據(jù)顯示方面，監(jiān)控畫面中會顯示出瓦斯抽放系統(tǒng)的流量、電流、管道及環(huán)境的瓦斯?jié)舛取⒁谎趸紳舛?、設(shè)備運(yùn)行時間等，采用不同的顏色及文字顯示現(xiàn)場的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，確保操作員準(zhǔn)確掌握整個現(xiàn)場的工作狀況。

（2） 在畫面監(jiān)控方面，作為瓦斯抽放泵站數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)可以顯示數(shù)據(jù)處理過程及狀態(tài)，及時采取啟?？刂疲O(jiān)控畫面可以顯示系統(tǒng)工藝流程圖，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊可切換、控制各按鈕及畫面。

（3） 在數(shù)據(jù)報警方面，監(jiān)控畫面上相應(yīng)設(shè)備會出現(xiàn)圖標(biāo)閃爍或者顏色變化顯示報警狀態(tài)，必要時還會自動彈出視頻。系統(tǒng)具有故障保護(hù)控制功能及自診斷功能，在瓦斯抽放系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時，會根據(jù)故障狀態(tài)對設(shè)備發(fā)出控制指令，同時發(fā)出聲光報警信號，以便工作人員能及時查詢故障發(fā)生原因。通常情況下，報警瀏覽畫面中顯示當(dāng)前報警信息，包括報警設(shè)備、報警時間、報警類型等，并自動完成報警歷史記錄。

（4） 在自動切換瓦斯泵方面，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障并經(jīng)過上位機(jī)設(shè)置后，瓦斯泵會自動啟動，并對響應(yīng)故障進(jìn)行報警，為工作人員處理故障爭取時間。

2.4 環(huán)境監(jiān)測

在瓦斯抽放泵頂部安裝傳感器，連續(xù)測定泵站的瓦斯?fàn)顩r，當(dāng)測試值高于設(shè)定值時，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)會出現(xiàn)聲光報警，監(jiān)控分站將信息傳遞給工作站后會立即采取措施，實(shí)施瓦斯泵斷電操作，直到相關(guān)人員處理完成后，泵站才能恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.5 數(shù)據(jù)存儲和定制

系統(tǒng)能將監(jiān)測數(shù)據(jù)生成報表并自動存儲，工作人員可以根據(jù)需要隨時查詢、打印報表，做到了有所查，有所依。系統(tǒng)可以對重要的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析，例如可根據(jù)實(shí)時溫度、負(fù)壓、振動以及效率等繪制各時間段的工作曲線，判斷各系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可操作性。

系統(tǒng)用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求，對系統(tǒng)進(jìn)行個性化設(shè)定，例如對系統(tǒng)運(yùn)行情況設(shè)定、對設(shè)備運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、對報警系統(tǒng)報警閾值進(jìn)行設(shè)定等。同時具有一定時間內(nèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動恢復(fù)、自動備份功能。

3 結(jié) 語

華陽二礦瓦斯抽放泵站自動化系統(tǒng)的使用，實(shí)現(xiàn)了對抽放泵站的全面監(jiān)控、有效控制、及時響應(yīng)，切實(shí)提高了瓦斯抽放泵站的自動化水平，同時瓦斯抽放泵站自動化系統(tǒng)可以自動采集數(shù)據(jù)并記錄存儲，告別了以往依靠人工觀察、人工數(shù)據(jù)記錄、人工手工操作的時代，減少了員工的工作強(qiáng)度，達(dá)到解放生產(chǎn)力、降低安全事故發(fā)生概率、提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率的目標(biāo)。