【摘 要】瓦斯機(jī)是高瓦斯煤礦生產(chǎn)的必備的重要大型設(shè)備，其工作的安全性和經(jīng)濟(jì)性，關(guān)系著礦井的一通三防工作的成敗。如能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，應(yīng)用PLC技術(shù)和先進(jìn)的電氣控制理論，使其水循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，將會(huì)使瓦斯機(jī)運(yùn)行更加安全可靠，更能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，是一項(xiàng)實(shí)用性極強(qiáng)的科技項(xiàng)目。

【關(guān)鍵詞】瓦斯機(jī)；PLC技術(shù)；水循環(huán)；自動(dòng)化

0.引言

鐵能集團(tuán)公司所本部所有礦井均為高瓦斯礦井。按照國家“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”煤礦瓦斯治理十六字工作體系要求，公司各礦均設(shè)有瓦斯泵房。曉南礦瓦斯泵房，其作用是完成全礦井下瓦斯的抽放，向煤層氣公司瓦斯機(jī)發(fā)電站和張莊住宅供氣的工作。瓦斯機(jī)的安全性至關(guān)重要，其是否能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，又關(guān)系著全礦節(jié)能減排工作的順利開展。

下面從其安全性及運(yùn)行現(xiàn)狀兩方面，對(duì)該礦瓦斯機(jī)存在的問題進(jìn)行說明。

首先，瓦斯機(jī)安全性存在的問題。瓦斯機(jī)汽水分離器中水位調(diào)節(jié)，采用人工調(diào)節(jié)方式，穩(wěn)定性和安全性都難以保證，一旦水位過低可能造成瓦斯泄露，可能造成人身危險(xiǎn)；水位過高可能造成變頻裝置保護(hù)動(dòng)作，瓦斯機(jī)停機(jī)，如司機(jī)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，很可能造成井下瓦斯超限，威脅井下作業(yè)人員人身安全。瓦斯機(jī)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)為人工監(jiān)測(cè)，水溫過高不及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能使設(shè)備損壞。

其次，瓦斯機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問題。瓦斯機(jī)汽水分離器中水位與泵體中水位相同，如負(fù)壓不變情況下，水位超過規(guī)定水位上限長時(shí)間運(yùn)行，不僅會(huì)向外輸送帶水過多的瓦斯氣體，而且電動(dòng)機(jī)負(fù)載加大，會(huì)增加瓦斯機(jī)電能消耗。瓦斯機(jī)水溫正?；虻陀谝?guī)定值時(shí)，人工觀察不及時(shí)，繼續(xù)向系統(tǒng)內(nèi)加冷卻水，向外排出循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的水，勢(shì)必會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。我們可以在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代電控技術(shù)完成對(duì)瓦斯機(jī)的自動(dòng)化控制，從而解決瓦斯機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性問題。

1.瓦斯機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)化管路閥門改造設(shè)計(jì)及電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1現(xiàn)有瓦斯機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)的工作原理

正常情況下，按下就地啟動(dòng)按鈕，瓦斯泵啟動(dòng)運(yùn)行，將工作水供給閘閥打開，向泵內(nèi)注入來自水箱的水，當(dāng)在水環(huán)真空泵泵體內(nèi)液體達(dá)到要求，即可通過連接井下瓦斯管路將井下瓦斯抽入到水環(huán)真空泵內(nèi)，將水和瓦斯通過泵氣連接管路送到氣水分離器中，水通過工作水控制閘閥排到水池中，再由小水泵通過水箱上水閘閥打入水箱中，從而完成工作水循環(huán)（即瓦斯機(jī)水循環(huán)）。氣體則通過排氣管路輸送到張莊住宅瓦斯大罐中。運(yùn)行過程中，當(dāng)氣水分離器中水位達(dá)到要求后，人為通過觀看玻璃管水位計(jì)上的水位顯示，掌握泵內(nèi)水位高度，將其水位控制在水位計(jì)上高、低水位標(biāo)記中間，是通過調(diào)整作水控制閘閥，人為將水位控制在規(guī)定范圍內(nèi)。但是在此時(shí)人為如果看不住水位，就會(huì)出現(xiàn)前面所講問題。

停泵操作時(shí)，按下停止按鈕，瓦斯泵停止運(yùn)行，將工作水供給閘閥關(guān)閉，將小水泵停止，將工作水控制閘閥和水箱上水閘閥關(guān)閉。

瓦斯機(jī)水溫控制方式，瓦斯機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，水溫不超過規(guī)定值（40℃），自來水進(jìn)水閘閥和外排閘閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水溫超過規(guī)定值（40℃）時(shí)，關(guān)閉水箱上水閘閥，將自來水進(jìn)水閘閥和外排閘閥全部打開，就實(shí)現(xiàn)了高溫水外排，冷卻水補(bǔ)水的目的。

1.2設(shè)計(jì)改造后瓦斯機(jī)水循環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理

正常情況下，按下就地啟動(dòng)按鈕，瓦斯泵啟動(dòng)運(yùn)行，啟動(dòng)信號(hào)傳給PLC，PLC按照程序設(shè)定自動(dòng)將供給電磁閥打開，向泵內(nèi)注入來至水箱的水，當(dāng)在水環(huán)真空泵泵體內(nèi)液體達(dá)到要求，即可通過連接井下瓦斯管路將井下瓦斯抽入到水環(huán)真空泵內(nèi)，將水和瓦斯通過泵氣連接管路送到氣水分離器中，通過磁翻柱液位計(jì)開始監(jiān)測(cè)氣水分離器中的水位，當(dāng)水位達(dá)到自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開控制電動(dòng)蝶閥將水排到水池中，系統(tǒng)自動(dòng)控制小水泵開啟，上水電動(dòng)閥打開，排水電動(dòng)閥關(guān)閉，小水泵將水從上水電動(dòng)閥打入水箱2中，從而完成工作水循環(huán)（即瓦斯機(jī)水循環(huán)）。氣體則通過排氣管路輸送到張莊住宅瓦斯大罐中。運(yùn)行過程中，當(dāng)氣水分離器中水位達(dá)到要求后，自動(dòng)控制系統(tǒng)通過磁翻柱液位計(jì)監(jiān)測(cè)水位變化，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳入PLC，PLC則根據(jù)內(nèi)部程序及時(shí)調(diào)整控制電動(dòng)蝶閥的開度即調(diào)整排水量，使水位始終保持在設(shè)定范圍內(nèi)，此時(shí)的控制準(zhǔn)確程度、可靠程度大大的超過人工操作。從而提高安全性，保證能耗處于最低狀態(tài)。

停泵操作時(shí)，按下停止按鈕，瓦斯泵停止運(yùn)行，停止信號(hào)傳給PLC，PLC按照程序設(shè)定自動(dòng)將供給電磁閥關(guān)閉，將小水泵停止，將控制電動(dòng)蝶閥和上水電動(dòng)閥關(guān)閉。

瓦斯機(jī)水溫自動(dòng)控制方式，瓦斯機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，水溫不超過規(guī)定值（40℃），W1出水溫度傳感器將溫度信號(hào)傳到PLC內(nèi)部，PLC按照設(shè)定程序?qū)⒆詠硭M(jìn)水電動(dòng)閥和排水電動(dòng)閥均關(guān)閉，當(dāng)水溫超過規(guī)定值（40℃）時(shí)，出水溫度傳感器將溫度信號(hào)傳到PLC內(nèi)部，PLC按照設(shè)定程序關(guān)閉上水電動(dòng)閥，將自來水進(jìn)水電動(dòng)閥和排水電動(dòng)閥全部打開，就實(shí)現(xiàn)了高溫水外排，冷卻水補(bǔ)水的目的。當(dāng)系統(tǒng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，出水溫度傳感器將溫度信號(hào)傳到PLC內(nèi)部，PLC控制相關(guān)電磁閥，使系統(tǒng)結(jié)束補(bǔ)水工作，回到正常工作狀態(tài)。

1.3瓦斯機(jī)水循環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

1.3.1瓦斯機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)要求

因瓦斯機(jī)屬于有易燃易爆瓦斯的存在，按照相關(guān)規(guī)定。按照井下管理。其采用設(shè)備必具有防爆功能。所以設(shè)計(jì)難度有所增加。再有設(shè)計(jì)中要求，其與原有手動(dòng)控制系統(tǒng)同時(shí)存在，在其出問題后要做到不能影響手動(dòng)系統(tǒng)的使用。工作時(shí)要求有現(xiàn)場控制臺(tái)通過人機(jī)界面能夠進(jìn)行操作，并能將其控制系統(tǒng)以通訊形式傳到調(diào)度室或者集中控制機(jī)房，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。必須應(yīng)用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)使整個(gè)系統(tǒng)工作安全可靠。

1.3.2 瓦斯機(jī)水循環(huán)自動(dòng)化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖的建立

瓦斯機(jī)水循環(huán)自動(dòng)化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，主要控制系統(tǒng)由傳感器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集，由現(xiàn)場操作臺(tái)控制屏及遠(yuǎn)程集中控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操作，全部信號(hào)進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)，再由PLC按照程序指令，控制執(zhí)行電器，即各個(gè)閥門電動(dòng)機(jī)及控制閥。達(dá)到自動(dòng)控制的目地。

2.瓦斯機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)化改造后的前景展望

瓦斯機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)控制，所用器件必須符合防爆的要求，由于要求安全性非常高，所以現(xiàn)在還沒有比較成型的成套產(chǎn)品，經(jīng)過反復(fù)論證比較，如果該系統(tǒng)能夠成功應(yīng)用于現(xiàn)場，在提高安全性的同時(shí)，還能使瓦斯機(jī)用水量進(jìn)一步降低，保守估計(jì)可以節(jié)約10%的水量，去除設(shè)備的初期投資，兩年即可收回成本，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于企業(yè)總體的節(jié)能工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。如在全公司推廣使用，安全效益及經(jīng)濟(jì)效益更會(huì)大大的增加。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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