水泵排水系統(tǒng)技術(shù)介紹

水泵排水系統(tǒng)技術(shù)介紹第一頁，共38頁。為什么水泵控制系統(tǒng)現(xiàn)在比較多？？1、提升系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)是保證礦山生產(chǎn)的最為關(guān)鍵的3大系統(tǒng)。2、在全面推廣全礦井自動(dòng)化時(shí)排水系統(tǒng)是非常重要的一個(gè)子系統(tǒng)。3、中央水泵房是井下條件最好，體現(xiàn)煤礦形象，領(lǐng)導(dǎo)檢查必去的場所。4、由于以前對(duì)自動(dòng)化的不重視，大部分礦井都采用手動(dòng)就地控制，比較落后。與現(xiàn)在的形勢不適應(yīng)。第二頁，共38頁。我公司水泵控制系統(tǒng)的優(yōu)勢1、進(jìn)入市場推廣比較早，已有成功案例。2、技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，設(shè)備選型已經(jīng)比較合理。3、跟我公司的高壓軟啟動(dòng)裝置配套使用。4、是國內(nèi)僅有的2家有系統(tǒng)證件的廠家之一。第三頁，共38頁。井下泵房概況電動(dòng)閘閥排真空管路第四頁，共38頁。配電設(shè)備排真空設(shè)備第五頁，共38頁。第六頁，共38頁。ZSK(A)礦用水泵自動(dòng)化電控裝置防爆合格證號(hào)：煤安標(biāo)志證號(hào)：MAB070412礦用隔爆兼本安型可編程控制器 KXJ-30/1140(660) 本安控制顯示臺(tái) KXA-2 礦用本安型壓力傳感器GPD10 礦用隔爆型高壓軟起動(dòng)控制器 QBRG-300/6K 投入式液位傳感器KGU7 礦用防爆電動(dòng)球閥 DFH20/7 壓力變送器KGY50 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型數(shù)字超聲波流量計(jì)LCZ-803

第七頁，共38頁。本安控制顯示臺(tái)投入式液位傳感器超聲波流量計(jì)電動(dòng)閘閥礦用本安型壓力傳感器第八頁，共38頁。一、系統(tǒng)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)1、遵循的設(shè)計(jì)原則1）以《煤礦安全規(guī)程》為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況；2）遵循“五高”建設(shè)方針，即高起點(diǎn)、高技術(shù)、高質(zhì)量、高效率、高效益，突出效益優(yōu)先；3）技術(shù)先進(jìn)，可靠性高，擴(kuò)展與升級(jí)容易，具有故障自診斷功能，做到夠用、適用、好用、易擴(kuò)展；4）充分利用現(xiàn)有資源，在技術(shù)先進(jìn)的基礎(chǔ)上，做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用；5）網(wǎng)絡(luò)通訊功能強(qiáng)大，易于與其它系統(tǒng)集成。

第九頁，共38頁。2、遵循的主要現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB4796《電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件》GB20062《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB4720-84《低壓電器電控設(shè)備》GB50171-92《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施式及驗(yàn)收規(guī)范》IEC144《低壓開關(guān)和控制設(shè)備的外殼防護(hù)等級(jí)》ANSI488《可編程儀器的數(shù)字接口》ISA-55.2《過程運(yùn)算的二進(jìn)制邏輯圖》ISA-55.3《過程操作的二進(jìn)制邏輯圖》ISA-55.4《儀表回路圖》

第十頁，共38頁。3、系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境

工作溫度0～60℃存儲(chǔ)溫度-40～85℃工作濕度5～95%，無冷凝工作環(huán)境無滴水及震動(dòng)抗干擾性距電子設(shè)備1.2m處發(fā)出的電磁和射頻干擾(頻率400～500MHz，功率5W)，不影響其正常工作。保護(hù)等級(jí)IP54、IP33（本安）防爆類型隔爆，本安第十一頁，共38頁。二、系統(tǒng)方案1、系統(tǒng)要求1.能夠自動(dòng)采集、顯示水泵的各種運(yùn)行參數(shù)；2.能夠根據(jù)水倉水位、生產(chǎn)工作制及負(fù)荷情況控制水泵自動(dòng)工作。3.能夠根據(jù)監(jiān)測到的信號(hào)判斷水泵的工作情況，故障時(shí)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)故障類型停泵。4.可自動(dòng)、手動(dòng)控制水泵的啟停及電動(dòng)閘閥的開、關(guān)及開度。5.在礦井地面調(diào)度監(jiān)控中心可完成對(duì)水泵控制的各種操作。6.系統(tǒng)應(yīng)能與礦井綜合調(diào)度系統(tǒng)無縫連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

第十二頁，共38頁。系統(tǒng)的主要監(jiān)測信號(hào)有：各水泵及真空泵的開停信號(hào)；各電動(dòng)閘閥的開關(guān)位置信號(hào)；排水管路的流量；水倉的水位信號(hào)；水泵的真空度、排水壓力；電機(jī)溫度及電機(jī)軸承溫度信號(hào)；水泵電機(jī)的工作電流等。系統(tǒng)的控制信號(hào)有：主電機(jī)的開?？刂?；真空泵開?？刂疲灰簞?dòng)閘閥控制及真空引水電磁閥的開閉控制。排水管路的流量選用超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢測；水倉的水位選用超聲波液位計(jì)進(jìn)行檢測；電機(jī)軸承溫度由電機(jī)廠家設(shè)PT100進(jìn)行檢測；真空度和壓力傳感器選用精度高、穩(wěn)定性好的傳感器；第十三頁，共38頁。

實(shí)現(xiàn)功能1、自動(dòng)控制功能

根據(jù)工況設(shè)定，以及時(shí)間、水位、煤礦用電負(fù)荷等參數(shù)自動(dòng)開啟、停止水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，并能實(shí)現(xiàn)泵閥的聯(lián)鎖啟動(dòng)，對(duì)運(yùn)行中的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過接口向上傳送數(shù)據(jù)。1）地面計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)出每天礦井的用電負(fù)荷情況，確定用電高峰、低谷時(shí)間，并將參數(shù)傳給本機(jī)；或在本機(jī)上根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。2）根據(jù)所監(jiān)測的水位信號(hào)，設(shè)定出低水位、高水位和上限水位信號(hào)。低水位時(shí)停泵；高水位時(shí)水泵二臺(tái)運(yùn)行、二臺(tái)備用、一臺(tái)檢修；上限水位時(shí)三臺(tái)泵運(yùn)行，另二臺(tái)備用或檢修。第十四頁，共38頁。3）每臺(tái)水泵設(shè)置遠(yuǎn)控、自動(dòng)、手動(dòng)和檢修四種工作方式，工作方式可直接在本機(jī)上設(shè)定或由地面主機(jī)設(shè)定。當(dāng)水位達(dá)到高位或不在高位而處在用電低谷時(shí)間內(nèi)，將自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行泵，當(dāng)達(dá)到低位或不在高位而處在用電高峰時(shí)間內(nèi)時(shí)自動(dòng)停泵。當(dāng)水位達(dá)到上限水位時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)“運(yùn)行泵”及“備用泵”，直到水位低于高位時(shí)停止“備用泵”只運(yùn)行“運(yùn)行泵”，當(dāng)達(dá)到低位或不在高位而處在用電高峰時(shí)間內(nèi)時(shí)自動(dòng)停泵。4）系統(tǒng)可自動(dòng)或手動(dòng)選擇以實(shí)現(xiàn)備用泵的循環(huán)啟動(dòng)和停止。5）將本機(jī)工作方式轉(zhuǎn)為“地面控制”時(shí)，各水泵由地面主機(jī)控制。6）當(dāng)運(yùn)行的水泵出現(xiàn)軸承超溫、開關(guān)柜故障、流量不夠時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)行，并提示、報(bào)警。第十五頁，共38頁。2.手動(dòng)控制功能：根據(jù)實(shí)際需要也可以從自動(dòng)控制方式切換到手動(dòng)控制方式。此方式下操作人員在操作臺(tái)上人工手動(dòng)控制。3.單機(jī)自動(dòng)控制：地面監(jiān)控主機(jī)將工作方式切轉(zhuǎn)到單機(jī)自動(dòng)時(shí)，可在地面監(jiān)控主機(jī)上單獨(dú)控制系統(tǒng)中的各設(shè)備。4.就地手動(dòng)控制：各設(shè)備工作方式打到就地位置時(shí)，可直接在開關(guān)柜上人工手動(dòng)控制。此方式主要用于設(shè)備檢修時(shí)。5.現(xiàn)場編程：用戶可在現(xiàn)場通過面板上的鍵盤對(duì)程序或參數(shù)進(jìn)行修改。6.組網(wǎng)功能：該分站與水窩排水控制器一起掛接在中央變電所的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，通過交換機(jī)與全礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)連接。第十六頁，共38頁。7.水泵運(yùn)行計(jì)量/時(shí)間/運(yùn)行統(tǒng)計(jì)：在地面控制站上應(yīng)可分別對(duì)每臺(tái)水泵的運(yùn)行電耗、工作時(shí)間等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，便于管理人員及時(shí)掌握每臺(tái)水泵的工況。8.圖形曲線顯示：在地面控制站上應(yīng)可實(shí)時(shí)顯示各設(shè)備運(yùn)行圖。并提供開放式的圖形制作軟件，用戶可隨心所欲描繪各種動(dòng)態(tài)圖形、靜態(tài)圖形，同時(shí)支持多種圖形格式（Bmp、Jpg、Gif、Icon、Avi等等），圖形畫面具有鏈接功能，可以很方便地切換其它畫面顯示。可顯示實(shí)時(shí)曲線，可顯示年、月、日各時(shí)間段的歷史曲線和具體數(shù)據(jù)表。9.實(shí)時(shí)報(bào)警/報(bào)警記錄：在現(xiàn)場PLC控制器上可漢字顯示各故障信息并報(bào)警，在地面控制站上可顯示現(xiàn)場單元當(dāng)前的報(bào)警信息以及保存的報(bào)警記錄。10、系統(tǒng)具有真空泵和射流引水真空裝置雙套設(shè)施控制功能。第十七頁，共38頁。本監(jiān)控系統(tǒng)具有以下幾方面特點(diǎn)：1、選用先進(jìn)的控制器，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性好，可靠性高，數(shù)據(jù)處理速度快。2、可擴(kuò)展性強(qiáng)，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展及管理網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。3、維護(hù)方便，運(yùn)行費(fèi)用低。系統(tǒng)擴(kuò)展方便，可隨時(shí)增加節(jié)點(diǎn)。本系統(tǒng)可根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)增加控制接點(diǎn)，控制器和網(wǎng)絡(luò)可靠性高，維護(hù)工作量小。4、總結(jié)各礦中央泵房集控系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，特別采取了增加設(shè)備可靠性的措施。系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，PLC對(duì)軟起動(dòng)裝置、高壓防爆開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行掃描分析，運(yùn)行過程中對(duì)傳感器監(jiān)控，故障時(shí)報(bào)警。第十八頁，共38頁。5、根據(jù)水位控制原則，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作，大大延長了水泵的壽命；6、該監(jiān)控裝置可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷信息，以“移峰填谷”原則確定開、停水泵時(shí)間，從而提高了礦井的電網(wǎng)質(zhì)量；本監(jiān)控裝置采用超聲水位計(jì)連續(xù)檢測水倉水位，超聲水位計(jì)輸出4～20mA信號(hào)送PLC，PLC經(jīng)運(yùn)算判別，自動(dòng)開停水泵。在正常水位時(shí)，各臺(tái)泵能自動(dòng)輪換工作，在危險(xiǎn)水位時(shí)，自動(dòng)投入必要數(shù)量的水泵運(yùn)行，并自動(dòng)控制相應(yīng)管路上的閥門。系統(tǒng)以水倉水位為主，結(jié)合分時(shí)計(jì)費(fèi)和“移峰填谷”原則，確定開停水泵時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)能、節(jié)耗目的。第十九頁，共38頁。系統(tǒng)設(shè)備及組成：水泵房監(jiān)控裝置包括PLC控制箱、井底集中操作臺(tái)、LED模擬顯示屏、就地控制箱和外圍傳感器，地面上位工控機(jī)等五部分。1、PLC控制箱主要由可編程控制器、信號(hào)變送器、中間繼電器等組成，主要完成對(duì)信號(hào)的變換、放大，并由PLC運(yùn)算、判斷發(fā)出各種控制信號(hào)，監(jiān)控水泵的運(yùn)行工況。2、井底集中操作臺(tái)由指示燈、按鈕、觸摸屏等組成，完成整套系統(tǒng)的控制與監(jiān)視。3、LED模擬顯示屏，顯示系統(tǒng)主要設(shè)備的各個(gè)工況。4、就地控制箱主要由按鈕、指示燈等組成；5、傳感器包括超聲水位計(jì)、流量傳感器、閘門位置行程開關(guān)、閘門過轉(zhuǎn)矩行程開關(guān)、電機(jī)電流，傳感器等組成。第二十頁，共38頁。礦井主排水泵PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置圖控制層設(shè)備層管理層DP網(wǎng)絡(luò)操作員站工程師站監(jiān)控中心DP網(wǎng)絡(luò)去調(diào)度室

井下2#控制分站

動(dòng)力柜監(jiān)視器（電視墻）等離子屏或背投監(jiān)視屏DP網(wǎng)絡(luò)

動(dòng)力柜

井下1#控制分站第二十一頁，共38頁。PLC系統(tǒng)介紹1、主控元件：西門子S7-300S7-2002、網(wǎng)絡(luò)：PROFIBUS

或以太網(wǎng)3、組態(tài)軟件：WINCC第二十二頁，共38頁。第二十三頁，共38頁。設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)1、主電機(jī)型號(hào)為：Y450-4630KW/6KV（3臺(tái)）2、水泵型號(hào)：MD280-65*7（3臺(tái)）；3、電動(dòng)閘閥型號(hào)：Z941H-64DN2501.5KW/660V（9臺(tái)）4、配水閘閥型號(hào)：Z945T-2.5DN8002.2KW/660V（3臺(tái)）5、采用真空泵吸水方式，真空泵型號(hào)：SZ-27.5KW/660V（2臺(tái)）6、現(xiàn)場供電電壓等級(jí)：高壓6kV；低壓660V。工程案例：龍口北皂海域泵房集控系統(tǒng)第二十四頁，共38頁。1、配電及拖動(dòng)系統(tǒng)?兩臺(tái)軟起動(dòng)柜的高壓AC6kV電源及2#、3#水泵起動(dòng)柜和饋電柜用于1~3#主排水泵的供電。AC660V電源。?實(shí)現(xiàn)1#排水泵的一拖一軟起動(dòng)控制系統(tǒng)及2#、3#兩臺(tái)排水泵的一拖二軟起動(dòng)控制系統(tǒng)。?對(duì)9臺(tái)電動(dòng)閘閥、3臺(tái)配水閘閥、5臺(tái)電磁閥進(jìn)行配電及控制，同時(shí)提供相應(yīng)的配電設(shè)備。?高壓軟起動(dòng)技術(shù)參數(shù)：AC6KV，額定電流：180A。?軟起動(dòng)設(shè)備必須設(shè)有完善的保護(hù)功能：過壓、欠壓、失壓、過流、短路、過負(fù)荷、缺相、接地、功率元件過熱和晶閘管短路、CPU故障等保護(hù)功能。第二十五頁，共38頁。控制系統(tǒng)：?PLC選用ROCKWELLAB品牌的SLC500系列PLC。?PLC作為網(wǎng)關(guān)：兩臺(tái)軟起動(dòng)器本身與PLC形成RIO網(wǎng)絡(luò)，43面高低壓開關(guān)柜與PLC形成PROFIBUSDP的設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)PLC提供以太網(wǎng)接口通過井下工業(yè)以太網(wǎng)將所有的信息上傳到地面集控室，實(shí)現(xiàn)地面集控室泵控系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控。?通過RIO網(wǎng)絡(luò)將軟起動(dòng)的參數(shù)(如：電流、電壓、功率、功率因數(shù))傳輸?shù)絇LC，經(jīng)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛婕厥?。第二十六頁，?8頁。PLC配置及網(wǎng)絡(luò)圖第二十七頁，共38頁。系統(tǒng)配置：1、PLC控制柜，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制程序，采用ROCKWELLAB品牌的SLC500系列的PLC。本PLC帶有以太網(wǎng)口可直接與交換機(jī)相連。具體連接方式可參考該系統(tǒng)圖紙。該控制柜內(nèi)有一以太網(wǎng)交換機(jī)與PLC、DP主站模塊、操作臺(tái)觸摸式平板電腦、井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)相連。2、閘閥控制柜，負(fù)責(zé)12臺(tái)閘閥的低壓配電，它與PLC控制柜相連實(shí)現(xiàn)對(duì)閘閥的各種控制。3、操作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的各種設(shè)備操作及各種控制方式的轉(zhuǎn)換，顯示各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，各設(shè)備故障狀態(tài)的報(bào)警。操作臺(tái)除各種控制按鈕和顯示燈外還設(shè)有一觸模式平板電腦用來顯示系統(tǒng)流程狀態(tài)和報(bào)警信息。設(shè)有一16路溫度尋檢儀采集3臺(tái)水泵電機(jī)的12路溫度參數(shù)顯示并上限報(bào)警。第二十八頁，共38頁。4、各種傳感器，液位開關(guān)和超聲波液位計(jì)用