主排水泵房无人值守系统在煤矿排水实践中的应用

自然科学自然科学技术应用20152015年8月·8383·技术应用主排水泵房无人值守系统在煤矿排水实践中的应用主排水泵房无人值守系统在煤矿排水实践中的应用郝敬营上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿，江苏徐州221611摘要：摘要：利用先进可编程控制器对主排水泵实现自动化控制，弥补了传统继电器控制的种种缺陷与不足，实现了主排水泵的远距离监控等功能，为主排水泵房的无人值守打下坚实基础。关键词：关键词：煤矿排水；自动化控制；报警功能；保护功能无人值守中图分类号：中图分类号：TD744文献标识码：文献标识码：A文章编号：文章编号：1671-5578(2015)8-0083-01主排水泵房无人值守系统已成为数字化矿井的重要组成，对煤矿的排水自动化、耗能分析、机电设备远程维护和灾害预报等具有十分重要的意义，对矿井实现安全生产、辅助指挥决策有实际意义。图111系统组成系统组成主排水泵房无人值守系统主要由PLC控制柜、传感器、执行机构、摄像仪、地面监控计算机、工业监视器等构成，实现了井下排水泵的自动和手动控制，如图1。22控制系统的工作原理控制系统的工作原理2.12.1主排水泵的启动主排水泵的启动水泵在接受到开泵命令后，判断此时是否满足开泵条件；当满足开泵条件时，系统十秒预警后打开真空电磁阀，真空阀开到位后再打开射流阀进入抽真空过程。当水泵的真空值达到设定值并稳定一段时间后，为了减少水泵的启动功率，先启动电机并监测出水口的出口压力；出口压力达到设定值并稳定一定时间后，再开启电动阀门，电动阀门开到位后水泵启动过程结束。2.22.2主排水泵的停运主排水泵的停运当水泵收到停泵命令或运行过程中出现故障，为了避免水锤的发生，系统先关闭出水电动阀门，电动阀门关到位后，系统关闭电机，停泵过程结束。系统要求急停的情况下，同时关闭电机和出水闸门。33无人值守的实现无人值守的实现系统能够根据水仓水位，合理安排主排水泵的运行，实现主排水泵的自动控制。在地面调度室，通过上位机的WINCC人机界面实现主排水泵的启动、停止。系统可以根据要求设置定时开启主排水泵，根据电价的峰谷实现主排水泵的经济化运行。监测主排水泵运行的相关数据，通过触摸屏实现数据的就地显示，通过WINCC人机界面实现数据的远程显示：主排水泵的出口压力、负压、轴承温度、主电机的电压与电流、定子、轴承的温度、主闸阀的开到位与关到位信号等位置信号。系统收集现场相关数据，并通过现场实际设定保护值，当现场检测数据超过或低于设定值时，系统将报警，在就地操作箱及WINCC界面上显示，并提供简要的故障信息，以便维护人员解决系统故障。44系统保护功能系统保护功能主排水泵房的无人值守系统担负着井下矿井水的排放任务，系统要具备完备安全性及可靠性。供电系统：《煤矿安全规程》规定第一类负荷应采用来自不同电源母线的两回路进行供电，以确保供电的可靠。矿井的主排水泵属第一类负荷。另外主排水泵房的低压供电线路也应该设有双回路，而且系统在完全失电的情况下，要实现在运主排水泵的自动停运，否者主排水泵的运行失去了控制系统的保护，系统的正常运行无法得到保证。温度保护：主排水泵多为离心式，其配套主电机的功率较大，运行时将产生很多的热量，电机的定子温度、轴承温度以及主排水泵的轴承温度都应进行实时监测，当温度超过设定值时，控制系统应停运此台主排水泵，并给出报警信号。电流保护：系统将采集电机的电流信号，根据电机运行电流的经验值设置下限，低于下限时，主排水泵有不上水的或者其他问题，系统将停运主排水泵；同时设置上限值，低于电机的额定电流。在主排水泵启动的瞬间（一般在12秒以内），电流保护处于短接状态，避免系统误报警，保证主排水泵的正常开启。流量及出口压力保护：主排水泵正常运行的关键数据就是其出口压力及流量，主排水泵开启或运行期间，其出口压力或流量达不到正常值，系统要将主排水泵停运。水仓水位保护：主排水泵房的水仓水位应设置两路水位监测，在水仓水位低于下限时，防止主排水泵无水空转，系统要停运主排水泵；当水仓水位超过上限时，系统应报警，提示开启主排水泵进行排水。55经济效益经济效益系统通过监测水仓水位，自动控制开、停主排水泵，实现了煤矿井下排水系统的自动化控制，系统将水泵房和变电所作为一体来考虑设计，由于控制水平的提高，水泵房和变电所可实现无人值守，减少人为操作失误，同时可减少操作人员8～12人，只需要保证在现场附近有巡检人员即可；系统减少了由于人工操作所存在的各类事故隐患，提高了主排水系统的运行安全；系统改善了工人的劳动环境，减轻了工人的劳动强度；自动化控制的应用，提高了水泵工作的可靠性和稳定性，延长了水泵的使用寿命；系统监测手段完善，保护功能齐全，及时对设备故障进行报警并停泵，减少了排水事故的发生，节约了因抢修事故而产生的费用；系统可通过上位机接入矿局域网，管理