超化煤礦-300主排水泵房自動化監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

1、超化煤礦-300主排水泵房自動化監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用【摘要】排水系統(tǒng)在煤礦中非常重要，排水系統(tǒng)的完好與否，直接影響著煤礦的安全生產(chǎn)。我們結(jié)合實際情況，經(jīng)過分析與研究，在-300主排水泵房安裝了自動化監(jiān)控系統(tǒng)，從而保證了排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?！娟P(guān)鍵詞】泵房；自動化；監(jiān)控；應(yīng)用 abstract the drainage system in the coal mine is very important, the drainage system perfect or not, directly affects the safe production of coal mine. we combi

2、ned the actual situation, through the analysis and research, in the main -300drainage pumping station installed automatic monitoring system, so as to ensure the stability and reliability of the drainage system. key words pump; automation; monitoring; application一、前言礦井主排水系統(tǒng)是保證礦井安全的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，在煤礦安全生產(chǎn)中有著舉足

3、輕重的作用，為增加排水設(shè)備安全運行的可靠性，提高設(shè)備自動化程度，超化煤礦根據(jù)-300泵房的排水系統(tǒng)的實際情況實施全自動控制。以往水泵的開停、輪換及監(jiān)控完全由人工操作。該方式對操作人員來說繁瑣復(fù)雜，而且誤操作率較高。水位的監(jiān)測、水泵的開停及選擇均由人工完成，還做不到根據(jù)水位或其它參數(shù)自動開停水泵，這將嚴(yán)重影響井下主排水泵房的管理水平和經(jīng)濟效益的提高，原有的水泵控制和管理方式落后、自動化程度低以及落后的控制方式嚴(yán)重制約著礦井的生產(chǎn)能力。超化煤礦-300泵房自動控制系統(tǒng)采用地面、井下集中監(jiān)測、控制的方式，可以實現(xiàn)對煤礦井下泵房各種設(shè)備數(shù)據(jù)的實時采集、精確計算、可靠的自動控制和保護，形成一個完善的自動

4、監(jiān)測與控制系統(tǒng)。二、泵房控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計1、水泵控制對象和保護對象：（1）水泵自動控制系統(tǒng)：實現(xiàn)水泵運行自動化,保證水泵安全穩(wěn)定運行。水泵自動控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、水泵自動輪換、水泵自動控制、狀態(tài)動態(tài)顯示、故障報警和數(shù)據(jù)上傳等6個部分。如下圖所示1.1、數(shù)據(jù)采集與檢測：系統(tǒng)采集與檢測的數(shù)據(jù)：電機電流、電機溫度、水泵軸溫、閘閥開度、出水口壓力、水倉水位、主排水管流量、吸水管真空度、電動閘閥的開關(guān)限位、電動球閥狀態(tài)、電機狀態(tài)、電機故障點、射流及真空泵工作狀態(tài)等。數(shù)據(jù)主要是由各傳感器采集后送入plc處理;plc則按錄入的運用程序進行處理各類數(shù)據(jù);發(fā)出各類操作與執(zhí)行指令同時將處理后的相關(guān)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳

5、送至其它監(jiān)控設(shè)備.1.2、水泵自動轉(zhuǎn)換：為了防止備用泵、電氣設(shè)備和備用管路長期不用而導(dǎo)致設(shè)備受潮或出現(xiàn)其他故障而不能及時投入以至影響礦井排水安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計水泵自動輪換工作;控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運行時間等參數(shù)自動記錄累計，系統(tǒng)根據(jù)這些運行參數(shù)按一定規(guī)律自動啟、停水泵，使各水泵及其管路的使用率分布均勻，當(dāng)水泵在啟動或運行過程中出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動停止故障水泵、投入新的水泵排水，實現(xiàn)水泵自動轉(zhuǎn)換工作，同時系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，并在操作屏和地面操作站上動態(tài)閃爍顯示，記錄故障，達到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理。啟、停原則:休息時間最長的泵優(yōu)先啟動;工作時間最長的泵優(yōu)先停機。1.3、自動控制：系統(tǒng)控制設(shè)

6、計選用了西門子s7300 plc為控制主站，該plc為模塊化結(jié)構(gòu)，由cpu315-2dp、數(shù)字量i/o、模擬量輸入、通訊口等模塊構(gòu)成。plc自動化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉水位的高低或者根據(jù)用戶設(shè)定的時間段來建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制水泵運行。1.4、動態(tài)顯示：就地動態(tài)顯示選用貝爾人機界面作為操作屏，地面操作站系統(tǒng)動態(tài)顯示采用國際主流的組態(tài)軟件開發(fā)，系統(tǒng)通過圖形動態(tài)顯示水泵、真空泵、電動球閥和電動閘閥等的運行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進行事故報警，直觀地顯示電動球閥和電動閘閥的開閉位置，實時顯示負(fù)壓、正壓、電機工作電流、主排水管流量、水倉水位等。采用圖形、趨勢圖

7、和數(shù)字形式直觀地顯示排水管路的瞬時流量及累計流量、電機溫度等動態(tài)值，超限報警，自動記錄故障類型、時間等歷史數(shù)據(jù)，并通過每臺水泵的流量計算出水泵的有效功率，以提醒巡檢人員及時檢修或更換水泵。1.5、通訊接口：plc通過rs485方式與操作屏進行通訊，將水泵機組的工作狀態(tài)與運行參數(shù)傳至操作屏;完成各數(shù)據(jù)的就地動態(tài)顯示并由井下光纖，將水泵機組的運行狀態(tài)、參數(shù)傳至地面生產(chǎn)指揮調(diào)度中心或機電控制中心，在地面生成圖形、趨勢圖和數(shù)字形式等直觀的界面信息，在地面監(jiān)控中心有上位機，上位機通過opc接入全礦井安全生產(chǎn)自動化控制網(wǎng)，管理人員在地面即可掌握井下主排水系統(tǒng)設(shè)備的所有檢測數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動化控制

8、信息，實現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)的四遙，并為礦領(lǐng)導(dǎo)提供生產(chǎn)決策信息。監(jiān)控主站可動態(tài)顯示主排水系統(tǒng)運行的模擬圖、運行參數(shù)圖表，記錄系統(tǒng)運行和故障數(shù)據(jù)，并顯示故障點。（2）水泵自動控制主站與分站：控制系統(tǒng)主站由雙plc、彩色人機液晶顯示界面、網(wǎng)絡(luò)交換機、本安鼠標(biāo)等組成;可顯示各工作狀態(tài)界面、各參數(shù)設(shè)置界面、各控制界面、各故障記錄界面、各曲線分析界面、各用戶密碼設(shè)置界面、各分站相關(guān)界面等;主站負(fù)責(zé)水倉水位數(shù)據(jù)采集同時向各分站發(fā)出啟、停指令;本主站具有rs485通訊接口，通過以太網(wǎng)或工業(yè)總線接口與上級監(jiān)控系統(tǒng)、下級各分站完成通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。分站由plc、控制輸出放大器、電源等組成;負(fù)責(zé)對原始一次信號的采

9、集與傳輸，包括所需的電氣參數(shù)、水泵系統(tǒng)工作狀態(tài)、故障信號等。同時接受主站監(jiān)控系統(tǒng)傳來的各種動作指令和保護調(diào)試指令并可靠執(zhí)行，實現(xiàn)遠(yuǎn)方操作或自動化運行控制、接受解鎖命令后能修改參數(shù)設(shè)定等。（3）水位檢測、流量檢測：礦用液位傳感器、超聲波流量計信號接入。（4）射流系統(tǒng)：真空度檢測、射流電動球閥控制、排氣管路電動球閥控制等。（5）抽真空系統(tǒng)：抽真空電機控制、排氣管路電動球閥控制、真空度檢測等。（6）底閥水泵的控制：灌引水、開泵。2、水泵操作：單臺水泵自動啟動的過程為：啟動抽真空系統(tǒng)或射流系統(tǒng)、檢測真空度、啟泵、檢測水泵出水口壓力與電機電流、打開水泵出水口電動閥。停機過程則為先關(guān)水泵出口電動閥 ,后通過啟動柜停止水泵。2.1、運行前狀態(tài)檢測：開泵前檢查待開水泵的高壓柜及電機綜保的供電狀態(tài);待開水泵的負(fù)壓、正壓、工作電流、正壓電動閘閥狀態(tài);水倉水位實