基于PLC的矿井主排水泵控制系统研究

2015年第4期李霞等：基于PLC的矿井主排水泵控制系统研究19求。由于设备在矿井中使用．因此离心水泵的配套电机需要考虑防爆要求．本设计选用4台防爆鼠笼型三相异步电动机。型号为YB25604—8900kW，功率900kW。额定电压为10kV．转速为1480r／min。1．1．2传感器煤矿井下排水系统的自动检测元件包括水位传感器、超声波流量计、温度传感器和压力传感器等。(1)水位传感器。传感器系统中用到的水位传感器分为两种．一种是一体化超声波传感器．另一种则是本安数字式水位开关超声波传感器运用的是界面上折射和反射原理，实现水位高度的测定。探头以一定的频率发送多个超声波。同时也接收回波。由于超声波在空气中传播速度较慢．探头在收发过程中记录下时间差．便能够得出水位液面距离探头之间的实际高度本安数字式水位开关利用矿井水的导电性．其电阻值选择几欧姆到几百欧姆。如果把它放到本安电路中．就可以在线监测出水位的变化。前者采用先进的超声波技术．为两线制传感器．输出4～20mA信号．它安装于两个配水仓内，用于检测吸水井的水位。后者为接触式监测。安装于两个吸水井中．作为前者失灵后的备用水位监测设备，用于防止水位过高。(2)超声波流量计。矿用超声波流量计是对煤矿井下明渠内或其他涌水点的水位和水流量进行自动测量和记录、集微电脑技术和计算机技术于一体的自动化监测设备。矿用超声波流量计主要用于矿井下水流量自动测量和记录或实时传输、打印、输出报表等。超声波液位计体积小、密封性好、安装和维护方便．供电等设计能满足煤矿等设备的本安防爆特性，整个仪器电路简单可靠、故障率低、精确度高，能够适用于矿井各种环境。(3)温度传感器。对于矿井主排水系统，水泵设备的温度要求上要实现连续和安全的运行，并且在电机运行过程中轴承的温度也将影响到整个系统的性能PT100是一种无源接触式传感器．它用铂热电阻作为感温元件温度传感器是利用其电阻随温度变化而变化这一特性实现对外界温度的度量．并将其转换为电阻值。它的检测精度比较高、性能稳定。一般用于中低温的工业现场。它有两线制、三线制和四线制的引线方式。其中，两线制一般用于精度要求非常低的现场．工业上需要的一般是三线制的。三线制能较好地与其他电桥搭配使用．同时消除由于引线造成的电阻影响矿用表贴式温度传感器GMP—M．根据GB38364中的爆炸性气体环境设备的要求进行设计生产．是矿用本质安全系数比较高的传感器．防爆型热电阻设置在经过特殊材料制作的接线盒内．该接线盒能把因火花或者电弧引起的气体爆炸限制在接线盒内(4)压力传感器。压力传感器能把水泵吸水管和压水管的压力变化反映成压力信号．提供给PLC用于设定电动阀的启闭与水泵的启停压力传感器安装在管网上．主要包括矿用本安型压力传感器和电接点压力表，前者安装于水泵出水口处，后者则安装于水泵的吸水管上。1．1．3液压辅助元件离心式排水设备液压系统中还配置有滤水器、底阀、闸阀、逆止阀、灌引水漏斗、放气阀和旁通管、压力表和真空表等液压元器件(1)滤水器和底阀滤水器安装在水泵吸水管的下端．其作用是阻止吸水井中沉淀的煤泥和杂物被吸入水泵内．以防止水泵堵塞和磨损。在滤水管内装有舌型底阀．它的作用是不使引水漏掉。(2)闸阀。调节闸阀安装在靠近水泵排水管上方的排水管路上．位于逆止阀的下面．其作用是调节水泵的流量和扬程．水泵启动时将它完全关闭．以降低电动机的启动电流放水闸阀安装在调节阀上方的排水管的放水管上．其作用是为检修排水管时放水用。(3)逆止阀。逆止阀安装在调节闸阀的上面。其作用是当水泵突然停止运转．或者在未关闭调节闸阀的情况下停泵时，能自动关闭。切断水流．使水泵不致受到水力冲击而遭到损坏逆止阀是有方向性的，在安装时，必须使其箭头方向向上。(4)灌引水漏斗、放气阀和旁通管。灌引水漏斗是在水泵初次启动时．用于向水泵和吸水管中灌引水在向水泵和吸水管中灌引水时。要通过放气阀将水泵和吸水管中的空气放掉。当排水管中有存水时，也可以通过旁通管向水泵和吸水管中灌引水．此时要将旁通管上的阀门打开(5)压力表和真空表。压力表安装在水泵的排水接管上，用于检测排水管中水压的大小。常用的压力表为普通弹簧管压力表真空表安装在水泵的吸水管上。用于检测水泵吸水口处的真空度。在离心式水泵启动时。要将压力表和真空表管上的旋塞关闭．以防被压力水冲坏。当水泵启动后转速达到额定转速时。再将压力表和真空表管上的旋塞打开．进行压力和真空度的检测煤炭科技2015年第4期1．2电控系统组成中央水泵房自动化控制系统由自动检测、自动控制、动态显示和故障报警四部分组成通过自动检测可将水仓水位、排水管路流量和电机轴承温度由相应的传感器传输至PLC．PLC经过判断计算处理。发出控制信号．便可对4台主排水泵及其附属的抽真空系统和管道电动阀门等装置实施自动化控制同时水仓水位