超化煤礦-300主排水泵房自動(dòng)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(dòng)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(shí)際情況，經(jīng)過(guò)分析與研究，在-300主排水泵房安裝了自動(dòng)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(dòng)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(yùn)行的可靠性，提高設(shè)備自動(dòng)化程度，超化煤礦根據(jù)-300泵房的排水系統(tǒng)的實(shí)際情況實(shí)施全自動(dòng)控制。以往水泵的開(kāi)停、輪換及監(jiān)控完全由人工操作。該方式對(duì)操作人員來(lái)說(shuō)繁瑣復(fù)雜，而且誤操作率較高。水位的監(jiān)測(cè)、水泵的開(kāi)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(dòng)開(kāi)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(jì)效益的提高，原有的水泵控制和管理方式落后、自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)采用地面、井下集中監(jiān)測(cè)、控制的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下泵房各種設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、精確計(jì)算、可靠的自動(dòng)控制和保護(hù)，形成一個(gè)完善的自動(dòng)

4、監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。二、泵房控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、水泵控制對(duì)象和保護(hù)對(duì)象：（1）水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)水泵運(yùn)行自動(dòng)化,保證水泵安全穩(wěn)定運(yùn)行。水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、水泵自動(dòng)輪換、水泵自動(dòng)控制、狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示、故障報(bào)警和數(shù)據(jù)上傳等6個(gè)部分。如下圖所示1.1、數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)：系統(tǒng)采集與檢測(cè)的數(shù)據(jù)：電機(jī)電流、電機(jī)溫度、水泵軸溫、閘閥開(kāi)度、出水口壓力、水倉(cāng)水位、主排水管流量、吸水管真空度、電動(dòng)閘閥的開(kāi)關(guān)限位、電動(dòng)球閥狀態(tài)、電機(jī)狀態(tài)、電機(jī)故障點(diǎn)、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(yùn)用程序進(jìn)行處理各類(lèi)數(shù)據(jù);發(fā)出各類(lèi)操作與執(zhí)行指令同時(shí)將處理后的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳

5、送至其它監(jiān)控設(shè)備.1.2、水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)換：為了防止備用泵、電氣設(shè)備和備用管路長(zhǎng)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(shí)投入以至影響礦井排水安全，本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)水泵自動(dòng)輪換工作;控制程序?qū)⑺脝⑼４螖?shù)及運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)自動(dòng)記錄累計(jì)，系統(tǒng)根據(jù)這些運(yùn)行參數(shù)按一定規(guī)律自動(dòng)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(dòng)或運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止故障水泵、投入新的水泵排水，實(shí)現(xiàn)水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，并在操作屏和地面操作站上動(dòng)態(tài)閃爍顯示，記錄故障，達(dá)到有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理。啟、停原則:休息時(shí)間最長(zhǎng)的泵優(yōu)先啟動(dòng);工作時(shí)間最長(zhǎng)的泵優(yōu)先停機(jī)。1.3、自動(dòng)控制：系統(tǒng)控制設(shè)

6、計(jì)選用了西門(mén)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(dòng)化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉(cāng)水位的高低或者根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間段來(lái)建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動(dòng)準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制水泵運(yùn)行。1.4、動(dòng)態(tài)顯示：就地動(dòng)態(tài)顯示選用貝爾人機(jī)界面作為操作屏，地面操作站系統(tǒng)動(dòng)態(tài)顯示采用國(guó)際主流的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)通過(guò)圖形動(dòng)態(tài)顯示水泵、真空泵、電動(dòng)球閥和電動(dòng)閘閥等的運(yùn)行狀態(tài)，采用改變圖形顏色和閃爍功能進(jìn)行事故報(bào)警，直觀地顯示電動(dòng)球閥和電動(dòng)閘閥的開(kāi)閉位置，實(shí)時(shí)顯示負(fù)壓、正壓、電機(jī)工作電流、主排水管流量、水倉(cāng)水位等。采用圖形、趨勢(shì)圖

7、和數(shù)字形式直觀地顯示排水管路的瞬時(shí)流量及累計(jì)流量、電機(jī)溫度等動(dòng)態(tài)值，超限報(bào)警，自動(dòng)記錄故障類(lèi)型、時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)，并通過(guò)每臺(tái)水泵的流量計(jì)算出水泵的有效功率，以提醒巡檢人員及時(shí)檢修或更換水泵。1.5、通訊接口：plc通過(guò)rs485方式與操作屏進(jìn)行通訊，將水泵機(jī)組的工作狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)傳至操作屏;完成各數(shù)據(jù)的就地動(dòng)態(tài)顯示并由井下光纖，將水泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)傳至地面生產(chǎn)指揮調(diào)度中心或機(jī)電控制中心，在地面生成圖形、趨勢(shì)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(jī)，上位機(jī)通過(guò)opc接入全礦井安全生產(chǎn)自動(dòng)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(cè)數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動(dòng)化控制

8、信息，實(shí)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(dòng)態(tài)顯示主排水系統(tǒng)運(yùn)行的模擬圖、運(yùn)行參數(shù)圖表，記錄系統(tǒng)運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)，并顯示故障點(diǎn)。（2）水泵自動(dòng)控制主站與分站：控制系統(tǒng)主站由雙plc、彩色人機(jī)液晶顯示界面、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、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(cāng)水位數(shù)據(jù)采集同時(shí)向各分站發(fā)出啟、停指令;本主站具有rs485通訊接口，通過(guò)以太網(wǎng)或工業(yè)總線接口與上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、下級(jí)各分站完成通訊，實(shí)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(duì)原始一次信號(hào)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(hào)等。同時(shí)接受主站監(jiān)控系統(tǒng)傳來(lái)的各種動(dòng)作指令和保護(hù)調(diào)試指令并可靠執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作或自動(dòng)化運(yùn)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(cè)、流量檢測(cè)：礦用液位傳感器、超聲波流量計(jì)信號(hào)接入。（4）射流系統(tǒng)：真空度檢測(cè)、射流電動(dòng)球閥控制、排氣管路電動(dòng)球閥控制等。（5）抽真空系統(tǒng)：抽真空電機(jī)控制、排氣管路電動(dòng)球閥控制、真空度檢測(cè)等。（6）底閥水泵的控制：灌引水、開(kāi)泵。2、水泵操作：?jiǎn)闻_(tái)水泵自動(dòng)啟動(dòng)的過(guò)程為：?jiǎn)?dòng)抽真空系統(tǒng)或射流系統(tǒng)、檢測(cè)真空度、啟泵、檢測(cè)水泵出水口壓力與電機(jī)電流、打開(kāi)水泵出水口電動(dòng)閥。停機(jī)過(guò)程則為先關(guān)水泵出口電動(dòng)閥 ,后通過(guò)啟動(dòng)柜停止水泵。2.1、運(yùn)行前狀態(tài)檢測(cè)：開(kāi)泵前檢查待開(kāi)水泵的高壓柜及電機(jī)綜保的供電狀態(tài);待開(kāi)水泵的負(fù)壓、正壓、工作電流、正壓電動(dòng)閘閥狀態(tài);水倉(cāng)水位實(shí)