摘要:介紹了井下排水系統(tǒng)集中監(jiān)測(cè)的意義,根據(jù)水泵房現(xiàn)場(chǎng)情況以及水泵在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與集控系統(tǒng)的功能需求,設(shè)計(jì)了一種井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng),從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制的目的。
關(guān)鍵詞:井下排水系統(tǒng);集中監(jiān)測(cè);遠(yuǎn)程控制
1 井下排水系統(tǒng)集中監(jiān)測(cè)的意義
(1)在地面集中監(jiān)測(cè)控制水泵,減少現(xiàn)場(chǎng)人員,進(jìn)而降低人員傷亡的可能性;同時(shí),改善工人工作環(huán)境,提高安全系數(shù),確保職工人身安全。
(2)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守和定期巡檢,可減少看護(hù)人員,有效降低人員成本;實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)控制,減少員工工作壓力。
(3)按期巡檢,變被動(dòng)事后修理為主動(dòng)按期修理,提高設(shè)備利用率及設(shè)備維護(hù)效率,避免不必要的故障發(fā)生。
(4)通過(guò)全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),對(duì)水泵、電機(jī)等設(shè)備進(jìn)行有效保護(hù),避免人工操作失誤,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
(5)根據(jù)水池液位開(kāi)停水泵,有效增加水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,減少運(yùn)營(yíng)資金;可利用調(diào)整水泵的啟停時(shí)間,避開(kāi)用能高峰期,“躲峰用谷”,節(jié)約電量開(kāi)支。
(6)通過(guò)集中、全面的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,提高人員對(duì)設(shè)備的故障分析、判斷能力,減少停機(jī)事故,提高排水能力。
(7)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,報(bào)警聯(lián)動(dòng),加強(qiáng)調(diào)度管理,提高調(diào)度管理能力,減少礦井災(zāi)難發(fā)生。
(8)為自動(dòng)化體系搭建一個(gè)高速、安全、牢靠的管理平臺(tái),發(fā)揮自動(dòng)化體系的綜合管理功能;實(shí)現(xiàn)金廠(chǎng)峪管控一體化,提高金廠(chǎng)峪的安全生產(chǎn)調(diào)度管理水平。
2 水泵房現(xiàn)場(chǎng)情況
(1)該水泵房為在建水泵房,水泵房主要由2臺(tái)380 V、110 kW的電機(jī)和2臺(tái)型號(hào)為160DL-100-75的配套離心立式水泵組成,水泵排水量為100 m3/h,揚(yáng)程為160 m,功率為75 kW。
(2)每臺(tái)離心泵利用回水管道灌水,出口直徑為168 mm。
(3)水泵出口需配備遠(yuǎn)傳數(shù)顯壓力表。
(4)2臺(tái)主泵共用1個(gè)水倉(cāng),水倉(cāng)深度在5 m左右。
3 水泵在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與集控系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)的功能
(1)常規(guī)參數(shù)近程/遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能,實(shí)現(xiàn)近程/遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)雙重顯示,主要實(shí)現(xiàn)以下參數(shù)監(jiān)測(cè):1)每臺(tái)水泵電機(jī)電流、電壓、功率等電參數(shù)監(jiān)測(cè);2)出口壓力、排水流量、水倉(cāng)水位監(jiān)測(cè);3)電機(jī)軸承溫度、水泵軸承溫度監(jiān)測(cè);4)電機(jī)、水泵、閥門(mén)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
(2)實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警處理:1)每臺(tái)水泵電流異常、電壓缺相等電參數(shù)異常;2)出口壓力過(guò)高異常;3)軸承溫度過(guò)高異常;4)水倉(cāng)液位過(guò)低、水倉(cāng)液位過(guò)高等異常報(bào)警;5)電機(jī)、水泵、閥門(mén)狀態(tài)異常報(bào)警。
(3)實(shí)現(xiàn)每臺(tái)水泵遠(yuǎn)程/近程集中控制,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守:1)實(shí)現(xiàn)集控、就地互鎖操作;2)實(shí)現(xiàn)近程/遠(yuǎn)程互鎖操作;3)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)互鎖操作;4)實(shí)現(xiàn)PLC控制降壓?jiǎn)?dòng),穩(wěn)定運(yùn)行;5)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)模式運(yùn)行,手動(dòng)模式互相獨(dú)立運(yùn)行,自由啟停;6)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式智能啟停,智能運(yùn)行。
(4)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程組態(tài),動(dòng)畫(huà)模擬現(xiàn)場(chǎng)水泵實(shí)時(shí)狀態(tài),遠(yuǎn)程還原水泵實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。
4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及控制原理
整個(gè)泵站遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)由以PLC為中心的控制柜、各種傳感器、現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表以及傳輸線(xiàn)路組成,在現(xiàn)有電控系統(tǒng)基礎(chǔ)上,現(xiàn)有水泵、電機(jī)及主管道連接不變動(dòng)的情況下,對(duì)最小的輔助管道進(jìn)行改動(dòng),增加各種傳感器及輔助檢測(cè)裝置,以最經(jīng)濟(jì)、最安全、最穩(wěn)定的控制方案,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制,實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人值守。
本系統(tǒng)在每臺(tái)主泵啟動(dòng)時(shí),利用潛水泵對(duì)兩臺(tái)主泵進(jìn)行灌水;利用水滿(mǎn)檢測(cè)裝置,監(jiān)控灌水狀態(tài);將現(xiàn)有水泵啟動(dòng)柜與PLC控制柜啟?;ユi,利用原動(dòng)力柜進(jìn)行啟動(dòng);采集原動(dòng)力柜的三相電流、三相電壓和有功功率等電氣參數(shù),傳輸至PLC控制箱,各種傳感器參數(shù)也傳至PLC控制箱,由PLC控制箱進(jìn)行決策控制,同時(shí),通過(guò)通信接口與地面主控站相連,在主控站進(jìn)行組態(tài)。水泵房水泵監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)如圖1所示。
5 系統(tǒng)組態(tài)實(shí)現(xiàn)的主要功能
(1)水泵操作分為現(xiàn)場(chǎng)操作(近程操作)和遠(yuǎn)程操作,近程操作和遠(yuǎn)程操作都有自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作方式,轉(zhuǎn)換靈活,使用方便。
(2)自動(dòng)管理水泵房的水泵組,達(dá)到自動(dòng)啟泵、自動(dòng)停泵的全自動(dòng)無(wú)人值守目的。
(3)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)水泵各工況參數(shù),包括水倉(cāng)水位、管道流量、運(yùn)行電壓、運(yùn)行電流、電機(jī)功率、出口壓力、軸承溫度、水泵運(yùn)行狀態(tài)等。
(4)通過(guò)對(duì)電參數(shù)(如運(yùn)行電流、運(yùn)行電壓)進(jìn)行分析,判斷水泵的運(yùn)行狀態(tài),針對(duì)水泵不上水、缺相、電流/電壓異常等狀況,及時(shí)報(bào)警并停機(jī)。
(5)通過(guò)對(duì)水泵的功率、效率、電耗、工況點(diǎn)等進(jìn)行分析,可調(diào)整開(kāi)停機(jī)時(shí)間,避開(kāi)電力負(fù)荷高峰期,削峰填谷,節(jié)約電費(fèi)開(kāi)支,確保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
(6)通過(guò)對(duì)出口壓力、軸承溫度、管道流量等參數(shù)的分析,判斷水泵是否出現(xiàn)故障,若是,及時(shí)報(bào)警。
(7)當(dāng)主水泵出現(xiàn)故障時(shí),能自動(dòng)開(kāi)啟備用水泵;當(dāng)一臺(tái)泵不能滿(mǎn)足排水需求時(shí),根據(jù)涌水量,自動(dòng)確定開(kāi)啟水泵的臺(tái)數(shù)。
(8)系統(tǒng)根據(jù)水池液位,可結(jié)合分時(shí)計(jì)費(fèi)和“躲峰用谷”原則,決定水泵的開(kāi)停時(shí)間。同時(shí),根據(jù)液位控制水泵,實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)水泵相互輪流使用。
(9)操作站上的監(jiān)控軟件以水泵房現(xiàn)場(chǎng)為原型,一對(duì)一動(dòng)態(tài)顯示水泵、閥門(mén)、水流的運(yùn)行狀態(tài)以及各個(gè)儀表的數(shù)據(jù)參數(shù)。
(10)具有完善的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)查詢(xún)和報(bào)表處理系統(tǒng),可隨時(shí)根據(jù)客戶(hù)運(yùn)行要求,修改系統(tǒng)配置參數(shù),查詢(xún)水泵運(yùn)行數(shù)據(jù),打印水泵運(yùn)行報(bào)表。
(11)具有完善的操作權(quán)限管理系統(tǒng)、故障報(bào)警處理系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程聯(lián)鎖控制系統(tǒng),使系統(tǒng)運(yùn)行更安全。工控機(jī)組態(tài)如圖2所示。
6 結(jié)語(yǔ)
本文主要闡述了井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況,在無(wú)人值守的作業(yè)環(huán)境下,該系統(tǒng)利用各種儀表、變送器監(jiān)測(cè)水泵運(yùn)行狀況,模擬現(xiàn)場(chǎng)管理,以PLC為核心集中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,利用光纖技術(shù)傳送信號(hào),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線(xiàn)自動(dòng)控制水泵,提高了操作安全性,降低了人員成本。
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收稿日期:2020-06-01
作者簡(jiǎn)介:李岳明(1985—),男,河北石家莊人,工程師,研究方向:工業(yè)自動(dòng)化控制。