【摘要】礦山井下主排水系統(tǒng)在礦山安全生產(chǎn)中占重要地位，根據(jù)水位、峰平谷及其他參數(shù)采用PLC控制技術(shù)能有效地實現(xiàn)水泵自動開停，實現(xiàn)少人化，無人化，既提高了水泵工作效率，也提高了經(jīng)濟效益。自動化控制系統(tǒng)由PLC根據(jù)水倉液位情況、峰谷平時間和涌水量自動控制水泵的啟動以及控制啟動水泵的臺數(shù)，自動完成給排水任務(wù)。從系統(tǒng)組成、信號處理及程序思路等方面，介紹了排水自動化系統(tǒng)在焦家金礦的設(shè)計應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】排水自動化；PLC；焦家金礦

1.概述

在計算機控制技術(shù)迅速發(fā)展的時代，繼電器控制已逐步被PLC（以微處理器為核心的可編程序控制器）取代，并在自動化控制領(lǐng)域的各個行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

目前，采用繼電器控制井下排水系統(tǒng)的礦山仍有不少，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，還不能實現(xiàn)根據(jù)水位、峰平谷或其它參數(shù)自動開停水泵，實現(xiàn)無人值守，這將嚴重制約著井下主排水泵房的工作效率和經(jīng)濟效益。

山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦（以下簡稱焦家金礦）井下某泵房由一個水倉組成。所屬設(shè)備為3臺DF360-40×4水泵，配有電機為250KW/380V；正常情況水泵一開一備一檢修。灌飲水方式為：3臺水泵均采用無底閥真空吸水罐補水。

井下排水流程為：-390水泵房水倉的水經(jīng)兩條∮356×10的主管路排至地表蓄水池，排水總高度約為126米。

鑒于PLC的先進性和可靠性，該泵站水泵及其附屬的設(shè)備實施了PLC自動控制及運行參數(shù)自動檢測，并實現(xiàn)動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)可傳送至調(diào)度中心，進行實時監(jiān)測。系統(tǒng)通過自動檢測水倉液位等參數(shù)，自動控制水泵輪流工作及備用泵的適時啟動，合理安排水泵工作。系統(tǒng)的觸摸屏采用圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等顯示方式，直觀、形象、實時地體現(xiàn)出系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉液位、電機工作電流、進口流量、出口壓力、電機溫度、軸承振動、軸承溫度、累計流量、運行時間等參數(shù)。該系統(tǒng)具有操作簡單、運行安全可靠、自動化程度高等特點，合理地調(diào)度水泵運行，延長了水泵的使用壽命，為企業(yè)節(jié)約了費用。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳感器檢測子系統(tǒng)、前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、機房數(shù)據(jù)監(jiān)視與設(shè)備控制子系統(tǒng)、遠程數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和調(diào)度室WEB瀏覽與控制等五大子系統(tǒng)。

2.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳感器檢測子系統(tǒng)

該系統(tǒng)由壓力傳感器、振動傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器等組成。經(jīng)過防振處理的變送器，延長了其使用壽命、數(shù)據(jù)采集變換精度更高、信號輸出更穩(wěn)定。

2.2 前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)用來將現(xiàn)場各種傳感器檢測到的參數(shù)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到PLC和調(diào)度中心工控機。

2.3 機房數(shù)據(jù)與設(shè)備控制子系統(tǒng)

主要由PLC、電動閥門、現(xiàn)場控制箱等組成。

該系統(tǒng)負責(zé)采集現(xiàn)場傳來的檢測數(shù)據(jù)，通過觸摸屏顯示，并進行分析處理，越限報警等操作；還負責(zé)將上級傳來的控制命令下達到現(xiàn)場，來控制操作設(shè)備。泵房的PLC控制箱可通過井下通訊光纜與地面調(diào)度中心實現(xiàn)信息交換。

2.3.1 主PLC

GE 90-30系列CPU374采用AMD586微處理器，主頻為133MHZ，具有一個10/100M以太網(wǎng)卡，2個RJ45接口，通訊卡與CPU集成在一起，通訊速度更快?？刂葡到y(tǒng)由上位機OS操作員站監(jiān)控系統(tǒng)和下位機PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)組成。

2.3.2 主回路和補加水電動閥門

該泵房每臺泵主排水閥門為電動閥門。真空罐補加水閥門用電動球閥（電磁閥適用于清水，井下水為有雜質(zhì)污水，故不采用電磁閥，提高系統(tǒng)可靠性）。系統(tǒng)配備大容量在線式UPS電源，保證系統(tǒng)突然停電主電動閘閥和補加水電動球閥等設(shè)備能夠安全關(guān)閉。

2.3.3 現(xiàn)場控制系統(tǒng)

在泵房操作現(xiàn)場，每臺水泵都有一臺LP.X控制箱，具有就地、遠程轉(zhuǎn)換功能，系統(tǒng)根據(jù)峰谷平時間和水位進行泵啟、?？刂?，按水位變化率計算預(yù)期水量，并根據(jù)預(yù)期水量決定工作泵的臺數(shù)。

2.4 遠程數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

負責(zé)通過光纜將泵房數(shù)據(jù)與現(xiàn)場設(shè)備采集的數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心，以便遠程實時監(jiān)控。

2.5 調(diào)度室web瀏覽與控制

在調(diào)度中心系統(tǒng)觸摸屏上可動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設(shè)備的運行狀況，實時顯示各參數(shù)（如圖1所示），并實現(xiàn)遠程控制。

3.系統(tǒng)功能

（1）系統(tǒng)可分段調(diào)試，分段運行。

（2）系統(tǒng)可實現(xiàn)水泵自動輪流工作，使水泵壽命延長。

（3）系統(tǒng)可根據(jù)投入運行泵組的位置，自動選擇啟動就近的真空泵，如果達不到真空度（在系統(tǒng)設(shè)定的時間內(nèi)），備用泵便自動啟動。

（4）系統(tǒng)根據(jù)峰谷平時間和水位進行泵啟、?？刂?，按水位變化率計算預(yù)期水量，并根據(jù)預(yù)期水量決定工作泵的臺數(shù)，大大提高了水泵的利用率。

（5）通過觸摸屏可實時監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障自動報警，并具有歷史記錄查詢、報表查詢等功能。

（6）系統(tǒng)通可實現(xiàn)同時與觸摸屏及地面監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送，信息交換，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控功能。

（7）系統(tǒng)具有啟動保護和運行保護功能，系統(tǒng)對每臺泵的運行電流、軸瓦振動、前后軸瓦溫度等進行監(jiān)測，當超過報警限值做報警處理以引起操作工的注意，對超出故障限值的進行停機處理，并報故障。

（8）系統(tǒng)具有低水位保護功能。如：水倉水位低于1.20米，泵低水位保護置位并停泵，當水倉水位高于1.45米時復(fù)位。水倉水位低于1.40米，備泵低水位保護置位并停泵，當水倉水位高于1.45米時復(fù)位

（9）系統(tǒng)控制具有就地（手動）、集中（自動）、遠程（自動和手動）。故障檢修和手動試車時使用就地（手動）控制方式，集中（自動）時，系統(tǒng)可自動完成各泵組工作；遠程（自動和手動）時，如果工作人員選擇某臺或某幾臺泵組運行，系統(tǒng)可自動進行啟停和監(jiān)控已選泵組。將LP.X控制箱泵及閥門的“集中/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于集中位置，如其中任可一臺有故障，可以只將其中一臺置于集中位置。將要使用的水泵的現(xiàn)場控制箱上的“集中/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于集中位置，先轉(zhuǎn)換到集中位置的為主泵，其次為備泵。

4.結(jié)語

礦井自動化排水系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)自動化的一個重要組成部分，焦家金礦自排水自動化系統(tǒng)投入使用，運行良好，效果顯著。調(diào)度中心可隨時直接了解井下水泵的工作狀況，為礦山安全生產(chǎn)提供了有力保障，大大節(jié)省了人力資源，提高了工作效率，在同類礦山中具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻

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[3]盧恩貴，趙冬梅.礦井自動化排水的PLC實現(xiàn)[J].工礦自動化，2006，4（2）.

作者簡介：

鄧興全（1985—），男，青島理工大學(xué)在讀工程碩士，助理工程師，主要從事礦山電氣技術(shù)管理工作，研究方向：礦山企業(yè)管理。

徐小糲（1985—），女，從事礦山數(shù)字化的建設(shè)及維護工作。