郭望

摘要：煤礦井下排水設(shè)施是礦井建設(shè)生產(chǎn)過程中不可少的，承擔(dān)著排出井下涌水的重要任務(wù)，是保證排水系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，本文針對(duì)煤礦井下排水泵房電控系統(tǒng)的自動(dòng)化改造進(jìn)行分析，在結(jié)合礦井排水系統(tǒng)的實(shí)際情況后，具體分析相應(yīng)的改造方案。

關(guān)鍵詞：煤礦;泵房;排水設(shè)備;電控系統(tǒng)

引言：目前，PLC技術(shù)在煤礦井下生產(chǎn)過程中得到了廣泛應(yīng)用，但是在一些地區(qū)煤礦井下中央泵房排水設(shè)備中依然采用值守人員進(jìn)行控制。在這樣的情況下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工作效率不高、開停泵不及時(shí)、峰谷比不均衡等問題出現(xiàn)，進(jìn)而威脅到井下排水工作的穩(wěn)定進(jìn)行，也會(huì)導(dǎo)致礦井用電量的增加，甚至由于人員誤操作還會(huì)威脅到井下人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，借助自動(dòng)化控制技術(shù)來解決這一問題。

一、礦井排水系統(tǒng)電控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

井下排水是煤礦安全生產(chǎn)的重要因素，目前國內(nèi)煤礦企業(yè)井下排水控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平仍不是很高，井下水泵的啟停仍然依靠人工，工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且啟停水泵需要注意觀察的因素、環(huán)節(jié)較多，如工人沒有嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)程序，管理人員管理不到位等問題，出現(xiàn)影響井下排水的安全性與高效性，這也意味著，必須要加強(qiáng)設(shè)備電控系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，落實(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控、無人值守的礦井下排水工作。以此，進(jìn)一步降低排水運(yùn)行成本，提高礦井排水系統(tǒng)的工作效率和安全性。總而言之，借助自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)煤礦井下泵房排水設(shè)備電控系統(tǒng)進(jìn)行改造后，可以進(jìn)一步提高礦井經(jīng)濟(jì)效益，規(guī)避人為因素對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的負(fù)面影響，真正和實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。煤礦井下泵房排水設(shè)備電控系統(tǒng)需要完成自動(dòng)控制，分別為：工作泵和備用泵的自動(dòng)選擇、單機(jī)控制系統(tǒng)的參數(shù)采集以及排水自動(dòng)化功能。此外，利用該電控系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)注水、水泵主回路啟動(dòng)過程等。

二、電控系統(tǒng)自動(dòng)化控制改造的具體措施

為了進(jìn)一步分析煤礦井下排水泵房電控系統(tǒng)改造過程，本文以唐山開灤林西礦業(yè)有限公司十二泵房為例，對(duì)改造過程進(jìn)行全面的分析。在充分遵循改造原則的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能化控制。

（一）案例概況和硬件配置

唐山開灤林西礦業(yè)有限公司十二泵房含有主水倉和副水倉各一個(gè)，每個(gè)水倉有效容積為1530m?/1360 m?，根據(jù)過往數(shù)據(jù)來看，該泵房每天的所排正常涌水量在27m?/h，最大時(shí)可以達(dá)到30m?/h。三臺(tái)MD450-60×6離心泵作為主排水泵，揚(yáng)程可以達(dá)到360m，每臺(tái)的流量可以達(dá)到450m?/h，配套電機(jī)YB2-4503-4，額定電壓為6kV。泵房引水裝置有兩種，一種采用2臺(tái)SZ-2型真空泵，另一種采用高壓水射流泵，鋪設(shè)了兩趟φ325mm排水管路。泵房配水井過水閘閥，水泵出水閘閥等都配置的電控系統(tǒng)。如果想要實(shí)現(xiàn)對(duì)該中央泵房排水設(shè)備電控系統(tǒng)改造，想要對(duì)所需要的硬件配置和控制關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括：PLC控制柜、就地控制柜、參量檢測、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、低壓配電柜等。

（二）控制方式

利用PLC技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)就地控制、集中人控、自動(dòng)控制三個(gè)方面。

第一，就地控制。在控制柜面上就可以完成就地控制模式，在這一模式下，并不需要PLC控制系統(tǒng)，而是采用就地控制柜完成的傳統(tǒng)開泵操作。就地控制中包括水泵控制開關(guān)、真空泵控制開關(guān)，作為PLC控制系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，當(dāng)PLC發(fā)生故障時(shí)，可以利用這些控制開關(guān)完成相應(yīng)的工作。

第二，集中人控。在PLC控制柜的觸摸屏上可以實(shí)現(xiàn)集中控制，通過這一系統(tǒng)可以完成對(duì)所有參與集控設(shè)備的啟停工作，也可以通過集控系統(tǒng)進(jìn)入到單獨(dú)控制下，完成對(duì)單機(jī)設(shè)備的操作和檢查。比如：在程序控制狀態(tài)下，操作人通過啟動(dòng)和停止這兩個(gè)賬戶，操作人可以任意開停所有設(shè)備，但需要注意的是，只能夠逐臺(tái)進(jìn)行操作。相比較而言，檢查控制狀態(tài)只能夠用于設(shè)備或者PLC系統(tǒng)的檢修工作。

第三，自動(dòng)控制。自動(dòng)控制模式下，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)主控量、設(shè)置的時(shí)間段、涌水量等參控量為主要參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高低水位開停泵以及自動(dòng)操作開停泵的控制，作為常規(guī)操作方式，自動(dòng)控制還要具備泵組自動(dòng)輪換，能夠在水泵事故停車時(shí)告警并啟動(dòng)備用泵。此外，還要具備泵組分時(shí)段運(yùn)行，以將排水電費(fèi)控制在最低范圍內(nèi)。

（三）系統(tǒng)功能

在實(shí)際發(fā)展過程中，PLC控制技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)了參量檢測、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、通訊接口等功能。

第一，參量檢測和顯示。泵組主電機(jī)電流、電動(dòng)閥門開啟狀態(tài)、高壓開關(guān)柜工作狀態(tài)、真空電磁閥、水位以及涌水量檢測、信息顯示及報(bào)警等功能，都屬于參量檢測和顯示，也是泵房排水設(shè)備電控系統(tǒng)的關(guān)鍵。以水位檢測為例，針對(duì)分設(shè)水倉水位進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)置上下限位置的開關(guān)量，通過PLC完成信號(hào)處理，可以確保水位達(dá)到高限情況下，出現(xiàn)涌水量異常問題得到及時(shí)的處理，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)啟停泵操作。

第二，運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置。PLC控制技術(shù)在運(yùn)行參數(shù)設(shè)置上也具有一定的作用，包括：電機(jī)工作時(shí)的極限參數(shù)、泵的出口壓力、水位限定、涌水量等參數(shù)。操作人員身份級(jí)別不同，可以調(diào)整的參數(shù)也不同，在輸入具體的密碼和身份后，可以進(jìn)入不同的設(shè)置和查看界面。在這種設(shè)置模式下，能夠最大程度保證數(shù)據(jù)安全，避免意外的發(fā)生。也能夠讓系統(tǒng)得到安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，為系統(tǒng)的規(guī)范化、制度化管理提供了良好的基礎(chǔ)。

第三，通訊接口的實(shí)現(xiàn)。除了上述兩個(gè)環(huán)節(jié)之外，借助PLC控制技術(shù)，還進(jìn)一步創(chuàng)造了通訊接口，和PLC觸摸屏實(shí)現(xiàn)了雙工通訊。中央泵房排水設(shè)備電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)可以直接上傳到觸摸屏，完成顯示的同時(shí)，操作人員也可以通過觸摸屏將具體指令傳送到PLC控制柜上，控制排水設(shè)備的運(yùn)行。在則個(gè)過程中所有的信息都會(huì)經(jīng)過通訊接口傳送到調(diào)度監(jiān)控中心的主機(jī)上，進(jìn)行備份存儲(chǔ)。還可以和全礦井的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接，針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確保運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。在這樣的功能下，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)監(jiān)控，并且全面記錄數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括故障數(shù)據(jù)。調(diào)度控制中心的人就可以根據(jù)數(shù)據(jù)更好的把握住中央泵房排水設(shè)備電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)遙測、遙控，制定出科學(xué)的生產(chǎn)決策計(jì)劃。

總結(jié)：綜上所述，科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，礦井生產(chǎn)現(xiàn)代化水平不斷提高，自動(dòng)化程度也在逐漸增強(qiáng)。將PLC技術(shù)引入到煤礦井下排水泵房電控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)改造升級(jí)，可以進(jìn)一步提高井下生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)準(zhǔn)確高效的掌握相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遙測遙控，為后續(xù)決策制定提供數(shù)據(jù)，保證生產(chǎn)科學(xué)合理。

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