孔少華

（河南地方煤炭集團(tuán)有限公司，河南鄭州 450002）

井下排水遠(yuǎn)程集控自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

孔少華

（河南地方煤炭集團(tuán)有限公司，河南鄭州 450002）

井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)起著非常重要的作用，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)水泵運(yùn)行系統(tǒng)存在的不安全因素，自動(dòng)監(jiān)控水泵，并且對(duì)泵房每一個(gè)水倉(cāng)的水位與出水管道流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠?qū)⒈玫膶?shí)時(shí)狀態(tài)提供給煤礦各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)與職能管理部門(mén)，還能夠?qū)Ρ脝⑼＿M(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，自動(dòng)對(duì)井下泵房實(shí)行值守，較好地確保井下排水系統(tǒng)的運(yùn)行更穩(wěn)定、更可靠。

排水；自動(dòng)化；遠(yuǎn)程集控

礦井排水是井下泵房的第一要?jiǎng)?wù)，關(guān)系著礦井的安全生產(chǎn)。井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)能夠迅速發(fā)現(xiàn)泵房容水狀況、泵所處狀態(tài)，同時(shí)還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。自動(dòng)化控制很好地改變了傳統(tǒng)模式啟泵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、操作復(fù)雜等不足，有效確保了井下生產(chǎn)的安全進(jìn)行［1］。當(dāng)前，河南地方煤炭集團(tuán)叁偉煤業(yè)有限公司每一個(gè)泵房已經(jīng)引入了井下排水遠(yuǎn)程集控自動(dòng)化系統(tǒng)。本文主要闡述該系統(tǒng)的基本情況，希望能和同仁互相探討，為有效發(fā)揮井下排水遠(yuǎn)程集控自動(dòng)化系統(tǒng)作用貢獻(xiàn)一己之力。

1 泵房控制系統(tǒng)說(shuō)明

表1 泵房控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)

1.1 監(jiān)測(cè)參數(shù)

系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)如表1所示。

1.2 組成

1.2.1 地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)站。由打印機(jī)、工控機(jī)、后備電源UPS等構(gòu)成，功能如下：①與煤礦井下中央泵房PLC實(shí)時(shí)通訊，對(duì)檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行采集；②對(duì)井下泵房運(yùn)行數(shù)據(jù)、水泵工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄并顯示；③對(duì)水泵啟動(dòng)前的抽真空進(jìn)行自動(dòng)控制；④對(duì)每一個(gè)水泵的啟停進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；⑤有操作者的登錄管理和權(quán)限管理功能，避免誤操作、非法操作；⑥對(duì)每一水泵的控制模式實(shí)時(shí)顯示；⑦能夠?qū)υO(shè)備的動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)，還能夠記錄與查詢(xún)其運(yùn)行時(shí)間與故障；⑧實(shí)時(shí)記錄水泵的啟停控制，為查詢(xún)管理設(shè)備的操作提供依據(jù)；⑨具有實(shí)時(shí)動(dòng)作狀態(tài)變化報(bào)警提示；⑩對(duì)排水系統(tǒng)的工藝畫(huà)面進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬顯示；■可以顯示主要運(yùn)行參數(shù)的趨勢(shì)曲線；(11)能夠打印運(yùn)行數(shù)據(jù)。

1.2.2 通信網(wǎng)絡(luò)。這部分主要負(fù)責(zé)連接中央泵房的PLC控制系統(tǒng)和地面計(jì)算機(jī)，井下礦用一般型控制柜中具有RJ45接口，利用光纜向地面?zhèn)鬏?。向地面?jì)算機(jī)傳輸泵房控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且還會(huì)把前者的控制命令向后者傳遞。

1.2.3 泵房礦用一般型PLC控制柜。由PLC、抽真空控制閥、就地操作觸摸屏和隔爆型電動(dòng)閘閥、流量計(jì)和液位計(jì)等構(gòu)成，功能如下：①連鎖自動(dòng)監(jiān)控中央泵房的各個(gè)設(shè)備；②對(duì)水泵吸水口的真空度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，依此為依據(jù)決定是否進(jìn)行電機(jī)啟動(dòng)；③對(duì)泵的出水口壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，判斷設(shè)備運(yùn)行正常與否；④對(duì)高壓開(kāi)關(guān)的電壓、電流運(yùn)行參數(shù)、故障保護(hù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；⑤對(duì)水泵電機(jī)的軸承溫度實(shí)時(shí)采集，以此來(lái)判斷電機(jī)運(yùn)行正常與否；⑥對(duì)出水管路的出水流量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集制；⑦對(duì)水倉(cāng)水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，據(jù)此來(lái)對(duì)電機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行控制，水位超過(guò)臨界值自動(dòng)啟動(dòng)水泵進(jìn)行排水；⑧操作有密碼保護(hù)功能，能夠避免各種非法操作與誤操作；⑨配置了液晶觸摸屏，負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；⑩自動(dòng)運(yùn)行模式下，各個(gè)水泵都能夠設(shè)置為投入或切除工作系統(tǒng)數(shù)；(10)設(shè)置水泵的運(yùn)行參數(shù)與保護(hù)報(bào)警參數(shù)；(11)將模糊控制技術(shù)引入水泵自動(dòng)輪換之中，使得排水與節(jié)能變得更加可靠，為水泵工作的時(shí)間等提供了保障，對(duì)水泵的維修非常有幫助；(12)故障連鎖與水位自動(dòng)控制功能，改善了排水的可靠性；(13)按照水位控制原則，對(duì)水泵的輪換工作進(jìn)行自動(dòng)化控制；(14)當(dāng)?shù)孛姹O(jiān)控計(jì)算機(jī)失靈時(shí)，其默認(rèn)為自動(dòng)，在這種情況下，中央泵房泵站依舊能夠獨(dú)立運(yùn)行，對(duì)各個(gè)水泵輪換運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)切換［2］。

1.3 工作原理

1.3.1 水泵控制要求。其控制過(guò)程主要涉及自動(dòng)注水、閘閥操作、水位自動(dòng)監(jiān)控、參數(shù)傳示、故障保護(hù)與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖自動(dòng)控制6個(gè)環(huán)節(jié)。

1.3.2 工作方式。設(shè)定工作模式下，PLC實(shí)時(shí)檢測(cè)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，然后向上位工控機(jī)傳輸，以方便地面使用。其工作方式如表2所示。正常運(yùn)行時(shí)，無(wú)論系統(tǒng)通過(guò)哪一種方式工作，都能夠利用通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)把泵房相關(guān)參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)傳輸至地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

1.4 動(dòng)態(tài)抽真空系統(tǒng)

這部分一定要穩(wěn)定可靠，原來(lái)的水射流抽真空系統(tǒng)是備用設(shè)備，主要包括2臺(tái)真空泵和電磁閥、液位計(jì)、PLC來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)定，以確保其穩(wěn)定性與可靠性。

1.5 保護(hù)功能

1.5.1 流量保護(hù)。當(dāng)水泵啟動(dòng)后或正常運(yùn)行時(shí)，要是流量無(wú)法到達(dá)正常值，在這種情況下，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)聲光報(bào)警。

1.5.2 超溫保護(hù)。水泵長(zhǎng)時(shí)間工作，當(dāng)定子或電機(jī)軸承溫度超過(guò)準(zhǔn)許值時(shí)，在這種情況下，利用相應(yīng)的溫保護(hù)裝置與PLC來(lái)進(jìn)行報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)自動(dòng)停機(jī)。

1.5.3 電動(dòng)閘閥故障。實(shí)時(shí)監(jiān)控閥門(mén)的開(kāi)關(guān)到位等情況，如果發(fā)生故障，此時(shí)這一臺(tái)泵將會(huì)退出自動(dòng)工作方式，然后進(jìn)行報(bào)警。

表2 系統(tǒng)的主要工作方式

1.5.4 電動(dòng)機(jī)故障。對(duì)每個(gè)運(yùn)行電機(jī)的實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，在此基礎(chǔ)上按照設(shè)定值，對(duì)各種電氣故障保護(hù)報(bào)警［3］。

2 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

這一系統(tǒng)包括諸多類(lèi)型的技術(shù)，如計(jì)算機(jī)、信息、機(jī)械及自動(dòng)化控制技術(shù)等。如想要實(shí)現(xiàn)所有技術(shù)要求，一定要妥善處理以下問(wèn)題：①務(wù)必選用滿足礦井要求的設(shè)備與傳感器型號(hào)，首先需滿足礦用一般型或防潮、防爆等相關(guān)條件；②通常泵房與地面之間距離相對(duì)偏遠(yuǎn)，因此一定要選用合適通信介質(zhì)與接口設(shè)備，來(lái)充分確保信息傳遞的可靠性與準(zhǔn)確性；③排水泵的自動(dòng)控制應(yīng)當(dāng)選用連鎖控制技術(shù)；④動(dòng)態(tài)抽真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)；⑤當(dāng)?shù)孛姹O(jiān)控計(jì)算機(jī)失電時(shí)或地面系統(tǒng)因病毒癱瘓、通信線路中斷（光纜被砸斷）時(shí)，井下PLC控制柜默認(rèn)為自動(dòng)，在這種情況下，中央泵房泵站依舊能夠獨(dú)立運(yùn)行，對(duì)各個(gè)泵輪換運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)切換。

［1］卞紹順，干玲，李倩倩.煤礦井下多水平排水自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用［J］.可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2011 （6）：36-38，82.

［2］甘松柏.井下主排水系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用［J］.山西焦煤科技，2011（S1）：40-41，44.

［3］王霞.煤礦井下供電遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)集控系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011（19）：111-112.

Application of Remote Control System for Underground Drainage

Kong Shaohua
（Henan Local Coal Group Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450002）

The underground drainage automation system plays a very important role,which can find the unsafe factors in operation system of water pump for the first time,automatically monitor the pump,and the flow of water pump of each water chamber and the outlet pipe can be real-time monitoring,be able to provide the real-time state of the pump to the leaders and functional departments of the coal mine,but also be able to pump the remote centralized control,automatically carry out duty on the underground pump station,to better ensure the underground drainage system more stable and reliable.

drainage；automation；remote centralized control

TD744

A

1003-5168（2017）04-0114-02

2017-03-20

孔少華（1990-），男，本科，助理工程師，研究方向：礦山機(jī)電。