煤矿排水控制系统的自动化改造

2010年第9期中州煤炭总第177期煤矿排水控制系统的自动化改造薛永鲜，李晓(平煤股份八矿，河南平顶山467012)摘要：介绍了平煤股份八矿新副井中央水泵房排水控制系统的自动化改造情况，分析了实现自动化控制应满足的条件。此次改造从根本上改变了中央泵房只能采用就地手动操作方式的状况，降低了现场运行维护人员的数量和成本，改善了工人的工作环境，降低了工人的劳动强度，解决了中央泵房设备运行及监控的难题。关键词：中央水泵房；射流泵；PLC；电动闸阀中图分类号：TD744文献标识码：B文章编号：1003—0506(2010)09—0108—02平煤股份八矿乃至我国大多数矿井中央泵房的控制方式均采用就地手动操作方式，操作过程繁琐，水泵启动时间较长，系统运行效率较低。并且由于水泵司机的人为误操作，可能给设备带来损害，严重的还可能造成淹井事故。另外，由于矿井供电系统用电量采用分时计费方式，人工操作很难在长时间安全运行的同时，确保用电高峰期间同时投入运行的水泵数量最少，用电低谷时则多台水泵同时排水。人工值守的中央泵房排水系统很难满足现代化矿井排水的需要，因此，八矿决定对中央排水系统进行自动化改造。l概况平煤股份八矿矿井下的涌水由井下各个岩层渗水组成，涌水沿各巷道排水沟流入水仓积存。矿井正常涌水量70～80m／h；水仓分内外2个水仓，内水仓容量3200m，外水仓容量3000m；中央泵房布置有5台水泵，型号均为PJ200B×11，额定流量420m／h，扬程983．3m，电机功率1800kW；泵房布置有4趟(2j250mm的排水管路。2改造方案设计改造的目的是要实现中央泵房的无人值守，因此改造必须达到下述要求：①水泵启动及停车全自动化；②电控系统具备极高的可靠性；③具有完善的监测手段，实现对中央泵房的电机、水泵、高压配电开关、管路、水仓水位等各种设备及装置参数的检测；④在地面控制室可以显示水位、水泵及电机运行收稿日期：2010—06—20作者简介：薛永鲜(1972一)，女，山西运城人，助理工程师，1996年毕业于华北科技学院，现从事煤矿机电提升管理工作。·108·时的视频画面。电控系统改造内容：①安装调试电动阀门；②受中央泵房面积所限，拟采用射流泵，在每台水泵安装1套射流系统；③在中央泵房安装调试1套电控设备(含操作台、PLC控制箱、传感器等)；④地面建立监控室，实现水泵的远程控制及监测。3排水自动化控制系统构成(1)PLC控制柜。负责整个系统的控制程序，采用西门子$7300系列的PLC，其带有以太网口，可直接与交换机相连。该控制柜内有1台以太网交换机与PLC、操作台触摸式计算机、井下环网交换机相连。(2)闸阀控制柜。负责l4台闸阀的低压配电，它与PLC控制柜相连，实现对闸阀的各种控制。(3)操作台。实现对系统各种设备操作及控制方式的转换，显示各设备运行状态及参数，以及实现各设备故障状态的报警。操作台除各种控制按钮和显示灯外，还设有1台触摸式计算机，用于显示系统流程状态和报警信息，设2个温度巡检仪采集5台水泵电机的15路温度参数，显示并实现上限报警。(4)各种传感器。投入式液位计用来检测各水仓的液位深度≮负压传感器用来检测排真空时真空度是否达到设定值；正压传感器用来检测水泵出口的压力是否达到设定值。(5)5台软启动控制柜。实现对5台水泵电机的软启动。4工作原理排水控制系统的主要原理：根据水仓水位自动开启、停止水泵运转，对运行中的各种状态参数进行实时监控，同时通过接口将数据上传至地面服务器。2010年第9期薛永鲜等：煤矿排水控制系统的自动化改造总第177期4．1水位信号的设定根据所监测的水位信号，可设定出低水位、高水位和上限水位信号及危险水位等多个级别的水位信号。低水位时停泵；高水位时水泵运行；上限水位时备用水泵同时运行；危险水位时启动水泵全部运行；依此类推。同【I寸根据水位变化计算涌水量，当涌水量增大或突变时启动水泵运行，以减少突水事故发生。系统设置低限水位、高限水位、上限水位和危险水位4种水位线。当水位达到高限水位时，系统自动启动“运行泵”；达到上限水位时，系统自动启动下一个“运行泵”；达到危险水位时启动“备用泵”。水位低于上限水位时自动停止“备用泵”；低于高限水位时停止1个“运行泵”；当达到低位时自动停止另一个“运行泵”。4．2运行方式的设定每台水泵可设置“运行”、“备用”、“检修”3种工作方式，该方式可直接通过本安计算机设定。(1)水泵系统采用射流泵抽真空上水方式启动。当水位达到高位，将自动打开射流泵入水管路阀门，同时打开射流泵真空管路阀门。射流泵入水管路的水进入射流泵后，将变成高压水经射流泵出水管路流出，此高压水会将射流泵真空管路里的空气带走。射流泵真空管路与水泵及水泵上水管路相通，所以经过一定时间后水泵上水管路及水泵内就形成了相对的真空，此时