采区排水自动控制研究与应用.docVIP

精品论文 参考文献 采区排水自动控制研究与应用 曲 直（郑煤集团大平矿机电运输科 河南 登封 452470） 中图分类号：TD821 文献标识码：A 摘 要：本文介绍了大平矿采区排水现状，自动化改造相关内容及特点，采用水泵无人监控控制系统后的效果，显示出矿井设备走向自动化的过渡。 关键词：采区排水 无人监控 自动控制 自动化 一、项目建设的必要性 当前煤矿安全已列入国务院重要工作日程，频繁发生的矿难牵动着亿万人民的心，煤矿安全生产已成为迫在眉睫的问题。井下透水事故是煤矿事故中的高发事故，矿井排水系统承担着排出井下部分涌水的重要任务，是保证矿井安全生产的关键环节。煤矿随着开采年限的增长，摊子大、战线长、生产环节多、安全生产管理难度大、用人多的情况日益凸显出来。如何实现安全高效生产、减少用人、提高生产效率、提高安全程度是煤矿生产亟待解决的首要问题。而排水泵房就是其中一个重要环节。 二、目前现状 大平煤矿21采区正常涌水量67m3/h，最大涌水量93m3/h，有3台D155-30times;6型离心水泵，采用风射流、水射流两种方式抽真空。共安装有两趟排水管路（Ф159*4.5），排水系统有两个水仓，其中：内环水仓容积516 m3，外环水仓容积900 m3，共计1416m3，工作方式完全依靠人工现场操作。 三、泵房控制系统结构设计 （一）水泵控制对象﹑控制点位和保护对象 1.水泵系统 泵房监控系统图 2.操作员站 操作员站就地显示控制采用显示屏和本安键盘完成，通过指示灯显示水泵及附属设备的工作状态；水泵的开停及附属设备开停控制，能对水泵进行就地控制，可作为水泵的操作柜。显示屏具有以太网通讯接口，与PLC完成通讯，实现实时监控。 （二）水泵控制设备的选型设计 控制设备的选用要考虑很多的因素，尤其重要的几点包括：标准化、可靠性、可扩展性等。 标准化：控制设备从设计、技术和设备的选择，确保PLC在最终接入工业以太网时支持国际标准的网络接口和协议，以提供高度的开放性。 高可靠性：设备本身不应对通讯网络（PLC 总线、工业以太网络）的可靠性产生影响。控制设备选性具备高可靠性，有成功的案例可循。控制系统具备相对的独立性，提高整个系统的可靠性。 可升级和可扩展性：随着技术不断发展、新的标准和功能不断增加，接入设备必须可以进行固件升级，提供更先进、更多的功能。 （三）水泵控制系统主要功能及要求 实现水泵运行自动化,保证水泵安全稳定运行。 水泵自动控制系统包括数据采集、水泵自动轮换、水泵自动控制、状态动态显示、故障报警和数据上传等6个部分。如图所示 系统采集与检测的数据：模拟量为电机电流、电机温度、水泵轴温、水泵轴承振动、出水口压力、水仓水位、排水管流量、真空度；数字量有：电动闸阀的开关限位、电机运行返回、电机故障点、电动球阀的工作状态与开关限位、射流泵工作状态。 数据采集主要由PLC实现，PLC通过超声波水位计连续检测汲水小井水位，将水位变化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入或退出水泵。PLC采集各种系统中各个设备状态的开关量信号进行处理，控制每个水泵系统的启停。 四、采用水泵无人监控控制系统后的效果 1.PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序具有结构清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。 2．PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。 3．系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作。 4．系统具有通讯接口功能，PLC可同时与操作屏监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现水泵自动监控功能。 5．系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动射流泵，若在程序设定的时间内达不到真空度，便有报警输出。 6．在操作屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障点自动闪烁。具有故障记录，支持历史数据查询等功能。 五、结 论 水泵无人监测控制系统主机可对