重慶煤科院 水泵控制系統(tǒng)方案

1主排水監(jiān)控系統(tǒng)在煤炭行業(yè)，當前煤礦井下主排水系統(tǒng)的運行和管理多為人工操作方式，操作過程復(fù)雜、勞動強度大、水泵運行效率低，無法滿足“提高生產(chǎn)效率，降低勞單獨成為一個子系統(tǒng)，該系統(tǒng)將計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)融為一體，應(yīng)用于煤礦井下排水的全自動和地面遠程監(jiān)控，系統(tǒng)根據(jù)礦井實際情況，在原來的設(shè)施基礎(chǔ)上進行自動化改造，使設(shè)備在無人干涉的情況下自動運行和自我診斷的一套系統(tǒng)。系統(tǒng)在確保可靠性、安全型的基礎(chǔ)上，采用國際、國內(nèi)著名品牌可編程控制器，傳感器、電動閘閥、工業(yè)控制計算機等主要設(shè)備，對水泵設(shè)備的運行狀態(tài)、運行過程進行自動檢測、自動控制，使設(shè)備達到最佳工作狀態(tài)，從而有效地節(jié)約能源，提高煤礦的運行管理水平，降低運行成本，延長設(shè)備使用壽命，減輕工作神南孫家岔龍華礦業(yè)公司(以下簡稱“龍華礦業(yè)”)當前井下總共2個主排水(1)1#水泵房共計3臺水泵，型號為MD155-30*2,揚程60米，電壓等級(2)主排水管路2路，管徑為DN200mm,每趟排水管路已安裝唐山大方匯(4)每臺水泵排水管路使用3臺DN150/1.6MPa手動閥門和1臺止回閥作為1.2.22#水泵房(1)2#水泵房共計3臺水泵，型號為MD155-30*4,揚程120米，電壓等級為660V,功率90KW。(5)水泵灌水方式采用清水管路高壓直供方式，每臺水泵通過1臺1.3系統(tǒng)設(shè)計(1)調(diào)度室設(shè)置1臺監(jiān)控計算機，實現(xiàn)各水泵房監(jiān)控數(shù)據(jù)采集并處理，(2)地面監(jiān)控室設(shè)置1臺匯聚交換機，與井下交換機駁接，建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)的(3)監(jiān)控主機的后備電源由調(diào)度室現(xiàn)有的UPS電源供給，本次系統(tǒng)不考慮1.3.21#水泵房(1)變電所值班區(qū)域安裝1臺顯示控制臺，方便巡檢人員查看數(shù)據(jù)及在緊急(2)變電所配電區(qū)域安裝1臺礦用百兆交換機，用于本次排水系統(tǒng)的(3)變電所配電區(qū)域安裝1臺礦用隔爆型PLC控制箱，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)接入(4)每臺水泵進水管和出水管各安裝1臺負壓傳感器、1臺正壓傳感器，用(5)每臺水泵安裝1臺設(shè)備開停傳感器，用于監(jiān)測水泵運行狀態(tài)。(6)每臺水泵電機前后軸承各安裝1臺溫度傳感器，用于監(jiān)測電機溫度流4分閥門全部更換成同規(guī)格的電動閥門，并在溢流管上安裝流量開關(guān)(9)每臺水泵配置1臺按鈕控制箱，實現(xiàn)水泵的就地控制。(10)因為水泵房已安裝水倉水位傳感器、排水管流量傳感器，本次系統(tǒng)建設(shè)不再增加以上傳感器，只將傳感器檢測數(shù)據(jù)接入PLC即可。(11)因為水泵排水管路閥門均處于常開狀態(tài)，所以本次系統(tǒng)建設(shè)不對這些閥1.3.32#水泵房(2)變電所配電區(qū)域安裝1臺礦用百兆交換機，用于本次排水系統(tǒng)的入，交換機通過光纜與1#變電所千兆交換機(3)變電所配電區(qū)域安裝1臺礦用隔爆型PLC控制箱，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)接入(4)每臺水泵進水管和出水管各安裝1臺負壓傳感器、1臺正壓傳感器，用(5)每臺水泵安裝1臺設(shè)備開停傳感器，用于監(jiān)測水泵運行狀態(tài)。(6)每臺水泵電機前后軸承各安裝1臺溫度傳感器，用于監(jiān)測電機溫度(7)水倉高、低水位線各安裝1臺液位開關(guān)傳感器，通過監(jiān)測高、低水位，流4分閥門全部更換成同規(guī)格的電動閥門，并在溢流管上安裝流量開關(guān)(9)每臺水泵配置1臺按鈕控制箱，實現(xiàn)水泵的就地控制。(10)因為水泵房已安裝水倉水位傳感器、排水管流量傳感器，本次系統(tǒng)建設(shè)不再增加以上傳感器，只將傳感器檢測數(shù)據(jù)接入PLC即可。(11)因為水泵排水管路閥門均處于常開狀態(tài)，所以本次系統(tǒng)建設(shè)不對這些閥間等參數(shù)，控制各工作泵與備用泵輪流工作，合理調(diào)度各水泵的運行。本系統(tǒng)通根據(jù)煤礦的實際情況，水泵控制系統(tǒng)PLC控制箱安裝在泵房內(nèi)，對各傳感器數(shù)據(jù)進行采集，并通過水泵開關(guān)控制各水泵啟停。在倉(配水井)水位、管內(nèi)壓力、流量、真空度等實時參數(shù)，還能夠監(jiān)測水泵、電動閥門的開停狀態(tài)，并對水泵電機、閘閥等進行集中啟工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)(3)采用國際著名品牌PLC,程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可按程序模塊分段(4)系統(tǒng)根據(jù)水位和水泵連續(xù)工作時間控制原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換工(5)PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，1.6系統(tǒng)主要功能在地面上位機或者井下顯示操作箱上，能夠監(jiān)測系統(tǒng)當前的控制方式，遠程控制、本地自動、本地手動控制方式，另外還監(jiān)測當前泵的工作狀態(tài)，工作、備用或者檢修狀態(tài)。水泵的起、停狀態(tài)、故障信號、水泵電機的起停狀態(tài)，各閘閥系統(tǒng)監(jiān)測的主要信號有：水泵吸水管的真空度、排水管的壓力、流量、水倉在上位機或者本地集中操作臺上，對水泵能夠進行遠程監(jiān)控和就地監(jiān)控。系遠程控制：在上位機上通過操作水泵監(jiān)控界面，自動完成對水泵及其它關(guān)聯(lián)本地自動控制：在水泵房集中操作臺上，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，當自動是是是是備用泵”作泵’否否手動控制功能：由工作人員在顯示操作臺上，對水泵發(fā)出控制命令；排水監(jiān)控系統(tǒng)的開泵及停泵，加泵和減泵的控制流程如下：1)為了保證井下安全生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運行，水位信號是水泵自動化一個非常重要的參數(shù)，所以，系統(tǒng)設(shè)置了兩套水位傳感器，模擬量和開關(guān)量傳感器，兩套傳感器均設(shè)于水倉的排水配水倉內(nèi)，根據(jù)所監(jiān)測的水位信號，設(shè)定低水位、高水位和上限水位開停泵信號及高水位報警。2)系統(tǒng)可根據(jù)水倉水位，并能夠根據(jù)單位時間內(nèi)水位的上升速率判斷涌水量等參數(shù)來自動起停相關(guān)水泵。當水倉水位值達到高水位開泵位置時，可自動開啟一臺水泵工作。如果水位不再上升，系統(tǒng)就維持一臺水泵工作，如果水位連續(xù)上升到二號泵應(yīng)開動的水位值時，系統(tǒng)自動開動第二臺泵；如果水位不再上升，則系統(tǒng)維持兩臺泵工作；如果水位持續(xù)上升到第三臺泵開啟水位時，系統(tǒng)則自動開啟第三臺泵；如果水位仍然持續(xù)上升到報警上限水位時，系統(tǒng)則將所有備用水泵全部自動開啟。所以，水位上升或下降到對應(yīng)開停水位值時，系統(tǒng)可自動加減運轉(zhuǎn)水泵臺數(shù)。1)水泵負壓力保護水泵在啟動時候，先啟動射流泵或者是真空泵，監(jiān)測真空管路的負壓力，當負壓力達到設(shè)定值時，啟動水泵電機，同時關(guān)閉真空管路閥門。如負壓力一定時間內(nèi)沒有達到設(shè)定值，系統(tǒng)會自動關(guān)閉真空泵、射流泵以及相關(guān)閥門，并發(fā)出故障報警信號。2)水泵失壓保護水泵出水電動閥門打開后，監(jiān)測排水管內(nèi)的正壓力，當在一定時間內(nèi)，正壓力沒有達到設(shè)定值，系統(tǒng)就會自動停止水泵的運行并發(fā)出故障報警信號。3)電動閘閥保護當控制閥門開關(guān)后，電動閥門會反饋一個狀態(tài)信號給PLC,當兩者信號不一致時，系統(tǒng)就會發(fā)出告警并在上位機上顯示報警信息。1.7主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)隔爆兼本質(zhì)安全型可編程控制箱作為排水監(jiān)控系統(tǒng)的核心，主要負責采集關(guān)聯(lián)設(shè)備的運行信息、設(shè)備狀態(tài)，通過工業(yè)以太網(wǎng)與上位機通訊、交換信息，同時對各設(shè)備進行集中監(jiān)控。用于煤礦井下有瓦斯及煤塵爆炸危險的場所，作為各種設(shè)備的自動監(jiān)測、保護控制裝置。>主要技術(shù)參數(shù)(1)防爆類型：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，防爆標志：Exd[ib]IMb。(3)輸入電源波動范圍：標稱值的75%～110%。(7)重量：約400kg當壓力低于設(shè)定值時自動停泵。(3)真空壓力傳感器：主要用在水泵啟動之前，監(jiān)測吸水管路的真空度，當真空度達到設(shè)定條件時，才能啟動水泵電機。(4)流量開關(guān)傳