李為行++解洋++王紅

摘 要：本檢測(cè)系統(tǒng)通過檢測(cè)水倉(cāng)水位和排水量等參數(shù)，從而控制各水泵的工作狀態(tài)并適當(dāng)啟動(dòng)備用水泵泵，合理調(diào)配水泵工作，實(shí)時(shí)地反映水倉(cāng)水位、各水泵工作狀態(tài)、排水管流量以及電機(jī)工作電流等參數(shù)。該系統(tǒng)的通訊模塊與綜控主機(jī)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互換，大大提升了礦井中央泵房自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的精度。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；水泵；觸摸屏；工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)交換

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.175

礦井中央泵房是煤礦安全系統(tǒng)的重要組成部分，是保障煤礦生產(chǎn)安全運(yùn)行的守護(hù)神。目前，我國(guó)礦山中央泵房的自動(dòng)化檢測(cè)水平和發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距，該新型自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用可大大提高礦井運(yùn)行的安全性和實(shí)效性。

1 系統(tǒng)組成

1.1 控制臺(tái)

控制臺(tái)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制程序（PLC）的運(yùn)行。本PLC帶有以太網(wǎng)口可直接與交換機(jī)相連?？刂婆_(tái)設(shè)有控制按鈕、數(shù)字顯示屏和報(bào)警信息，負(fù)責(zé)防爆電動(dòng)執(zhí)行閥的低壓配電，它與PLC共同實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)閘閥的各種智能控制。

1.2 傳感器和智能數(shù)字儀表

液位開關(guān)和超聲波液位計(jì)用來(lái)檢測(cè)電機(jī)定子和軸承的溫度、各水倉(cāng)的液位深度等參數(shù)。遠(yuǎn)傳負(fù)壓表用來(lái)檢測(cè)射流泵排真空時(shí)真空度是否達(dá)到設(shè)定值。遠(yuǎn)傳正壓表用來(lái)檢測(cè)水泵出口的壓力是否達(dá)到設(shè)定值。采用渦街流量傳感器用來(lái)檢測(cè)整個(gè)水泵控制系統(tǒng)的排水能力。

系統(tǒng)運(yùn)行的電流和電壓參數(shù)可以由微機(jī)保護(hù)裝置通過多功能口的交換機(jī)直接傳到PLC和上位機(jī)，以圖形或數(shù)字的方式顯示。

PLC通過通訊協(xié)議和通訊接口，與以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。礦用光纖將系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)與工作狀態(tài)傳至地面，實(shí)現(xiàn)測(cè)得數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示；操作人員可在地面將操作指令傳至井下交換機(jī)，控制泵房運(yùn)轉(zhuǎn)。井下安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)與地面生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，管理人員可實(shí)時(shí)掌握泵房主排水系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)和檢測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)主排水系統(tǒng)運(yùn)行運(yùn)行參數(shù)圖表、模擬圖、、記錄系統(tǒng)運(yùn)行狀況和相關(guān)故障。

2 工作流程

礦井排水系統(tǒng)在中央泵房設(shè)置3臺(tái)泵，水倉(cāng)設(shè)水位傳感器按照水位輸出4段開關(guān)量信號(hào)，傳感器輸出信號(hào)通過PLC，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)開、關(guān)泵的功能。礦井發(fā)生水災(zāi)時(shí)，全部泵必須都能開啟。射流泵與真空泵配套，以射流泵為主，真空泵為輔，分別配有電動(dòng)響應(yīng)閘閥、正壓表和負(fù)壓表。當(dāng)水位到達(dá)預(yù)警值時(shí)，水位報(bào)警裝置立即報(bào)警，水位自動(dòng)控制開關(guān)將射流泵電動(dòng)閥門打開，當(dāng)射流泵真空度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，主排水泵自啟動(dòng)并立即開始運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)主排水泵電動(dòng)閥導(dǎo)通，水泵開始排水，同時(shí)射流泵電動(dòng)閥門截止，射流泵停止工作。待井中水位降到設(shè)定值時(shí)，低水位短時(shí)報(bào)警，水位控制開關(guān)控制主排水泵閥門進(jìn)行關(guān)閉，停機(jī)。當(dāng)射流泵出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)，自動(dòng)切換到真空泵工作狀態(tài)。該系統(tǒng)與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，礦井以太網(wǎng)系統(tǒng)建立的了面調(diào)度監(jiān)控中心與水泵房控制室互通互聯(lián)的通訊機(jī)制，管理人員可隨時(shí)調(diào)取運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)研判主排水泵的運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)水泵房控制室與地面調(diào)度監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，如果水情異?？闪⒓从|發(fā)聲光報(bào)警。

3 主要功能

PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)可基于井下用電量的峰谷值、水倉(cāng)水位的高低綜合供電部門所劃定的平段、谷段和峰段供電電價(jià)時(shí)間段等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵運(yùn)行，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況決定水泵的起閉順序和同時(shí)開啟水泵的數(shù)量，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)可及時(shí)報(bào)警，管理人員可依據(jù)險(xiǎn)情程度啟動(dòng)相應(yīng)緊急預(yù)案。

本系統(tǒng)配置的水位傳感器為投入式模擬量信號(hào)輸出的高精度傳感器。用電負(fù)荷率可依據(jù)檢測(cè)到的井下供電電流值計(jì)算得出；控制程序?qū)⑹占降乃荒M量信號(hào)分成若干個(gè)水位段，可分別計(jì)算出不同水位段水位在單位時(shí)間內(nèi)的上升速率，從而計(jì)算出礦井的涌水量，根據(jù)礦井用電負(fù)荷和涌水量，控制系統(tǒng)可在一天中電價(jià)最低和用電低峰時(shí)啟動(dòng)水泵，用電高峰和電價(jià)高時(shí)停止水泵運(yùn)行，以達(dá)到避峰填谷的節(jié)能目的。

4 控制方式

該系統(tǒng)通過設(shè)在井下集中控制臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開關(guān)和調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)操控方式的切換。操控方式分為井下集控、井上集控和就地控制。井下集控和井上集控還分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。

就地控制方式，通過每臺(tái)水泵的就地控制箱和集控臺(tái)上的按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)水泵和其他設(shè)備的控制，此控制方式在應(yīng)急狀態(tài)和定期維護(hù)時(shí)使用，設(shè)備的起停沒有鎖閉裝置的限制。

地面集控+手動(dòng)方式，即通過地面集中控制室內(nèi)上位機(jī)的相應(yīng)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)設(shè)備的控制。受閉鎖條件限制了每臺(tái)水泵的起停順序。

地面集控+自動(dòng)方式，上位機(jī)又分為半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種方式。半自動(dòng)方式下，水泵所對(duì)應(yīng)的各設(shè)備的起停狀態(tài)受控于地面控制室內(nèi)上位機(jī)相應(yīng)泵的起停按鍵，每臺(tái)水泵的起停順序受閉鎖條件的限制。處于全自動(dòng)方式時(shí)，首先要選擇哪一臺(tái)泵投入全自動(dòng)，選擇完成后該泵在滿足非低水位及“避峰添谷”時(shí)間或高水位時(shí)自動(dòng)對(duì)該泵系統(tǒng)進(jìn)行起?？刂啤ｉ]鎖關(guān)系及起停順序與半自動(dòng)方式下一樣。在設(shè)備啟動(dòng)前首先要選擇設(shè)備控制方式，就地/地面集控/井下集控，就地/手動(dòng)/自動(dòng)。選擇排水管路，1#管路/2#管路。在自動(dòng)方式下要選擇射流泵，1#射流泵/2#射流泵。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明該新型礦井中央泵房自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、易于操作、自動(dòng)化程度和可靠性高，可實(shí)現(xiàn)較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是為煤礦的安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉名川.PLC在井下主排水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2009（08）.

[2]王慧.礦井生產(chǎn)過程中排水設(shè)備的電氣控制分析[J].科技致富向?qū)?011（21）.

[3]崔根偉.監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在中央主排水泵房研究應(yīng)用[J].煤2008（09）.

[4]秦邦振，秦杰，王考成.PLC在煤礦水泵自動(dòng)控制中的應(yīng)用[J].河北煤炭，2007（06）.

[5]耿德玉.煤礦井下排水監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007（08）.

[6]韓舒.PLC在給排水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013（03）.

作者簡(jiǎn)介：李為行（1982-），男，山東棗莊人，工學(xué)碩士，講師，研究方向：數(shù)控加工技術(shù)。