孫俊杰

冀中能源邢礦集團正珠煤業(yè) 山西 晉中 032600

1 前言

正珠煤業(yè)中央泵房安裝了3臺DF280-43×6型礦用多級耐腐離心水泵，配套電動機功率為315kW，電壓10KV，礦井在正常涌水時1臺工作、1臺備用、1臺檢修；最大涌水時2臺工作，1臺備用檢修。安裝一套ZPZ15/660型自動化排水系統(tǒng)，實現(xiàn)了對主排水系統(tǒng)的自動化控制。

2 自動化排水系統(tǒng)的概念

自動化排水系統(tǒng)主要實現(xiàn)對水泵、電動閘閥、電動球閥、配水電動閘閥的自動控制，實現(xiàn)水倉液位、水泵出口壓力、真空度、排水流量、電機溫度、軸承溫度、水泵電機電壓、電流等的監(jiān)測，通過現(xiàn)場總線和工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)遠程設(shè)備維護診斷；根據(jù)積累的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出礦井每天的用電負(fù)荷情況，確定用電高峰、低谷時間，實現(xiàn)“避峰填谷”、分時用電。 減輕操作人員負(fù)擔(dān)，最后真正實現(xiàn)無人值守的目標(biāo)。

3 主要技術(shù)內(nèi)容

該系統(tǒng)用于水泵房的集中分布控制；在井下中央變電所設(shè)PLC集中控制站，采集各種信號，按照工藝流程控制各臺水泵及相應(yīng)的閘閥，顯示各種工作狀態(tài)。井上配置的遠程控制模塊能在地面全程監(jiān)測水泵房的運行狀態(tài)和控制水泵的啟動停止，實現(xiàn)水泵運行參數(shù)的上傳，納入全礦自動化控制平臺；同時配置視頻監(jiān)控裝置，遠程視頻監(jiān)控水泵的運行情況。整個集中控制系統(tǒng)由PLC集控及監(jiān)控部分、就地控制部分和現(xiàn)場設(shè)備三大部分組成，其布局如下圖所示。

自動化排水控制系統(tǒng)示意圖

(1)采用排水用隔爆兼本質(zhì)安全型控制柜對水泵房設(shè)備運行實行在線監(jiān)控，自動、半自動、手動控制水泵的啟停及礦用電動液控閘閥的開啟及關(guān)閉，并具有自診斷功能，可實現(xiàn)水泵房的自動排水。

(2)水泵房自動化排水系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接入礦井工業(yè)以太干網(wǎng)，實現(xiàn)水泵房監(jiān)控子系統(tǒng)與全礦井的監(jiān)控系統(tǒng)信息共享，系統(tǒng)配置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能在地面視頻監(jiān)控水泵的運行狀況。

(3)自動排水用隔爆兼本質(zhì)安全型控制柜采用西門子系列PLC及先進的過程控制軟件，綜合考慮礦井各種安全信息，實現(xiàn)井下排水監(jiān)控系統(tǒng)的最優(yōu)控制策略；井下排水監(jiān)控系統(tǒng)的報警，信息顯示，報表統(tǒng)計處理全部融入整個礦井監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

(4)水泵房現(xiàn)場的集中操作臺及地面遠程控制模塊的工業(yè)計算機以計算機圖形界面結(jié)合現(xiàn)場操作，最大程度簡化操作與狀態(tài)顯示。

(5)采用非接觸式超聲波傳感器監(jiān)測水倉水位，根據(jù)水位控制原則，自動實現(xiàn)水泵的輪換工作。

(6)結(jié)合水倉水位和電力負(fù)荷信息，以“移峰填谷”原則確定開、停水泵時間。

(7)系統(tǒng)具有多種通訊協(xié)議可選，可與系統(tǒng)互聯(lián)互通，軟件修改可在地面控制室和井下變電所內(nèi)完成。

(8)實施監(jiān)測水泵各工況參數(shù)，包括水位、電壓、電流、壓力、功率、流量、溫度、真空度等。

(9)水泵房自動排水裝置有三種工作方式：“自動”、“半自動”、“檢修”。

①自動：控制柜PLC采集各種信號，按照排水工藝流程，合理確定開啟水泵臺數(shù)、自動完成從抽真空、開閘閥選擇排水管路、啟泵排水全過程，多臺水泵可輪換工作。自動方式下全過程無須人工干預(yù)。

②半自動：根據(jù)水位，人工選定排水泵、排水管路，手動開停水泵。泵抽真空、開閘閥選擇排水管路、啟泵、水位間有聯(lián)鎖關(guān)系，單臺泵排水過程自動完成。

③檢修：單一操作任一水泵、液控閘閥、電動球閥等，相互間解除閉鎖關(guān)系。

(10)自動化排水系統(tǒng)具有實時存儲功能。存儲功能包括：①水位、溫度等主要測點模擬量的實時監(jiān)測值；② 模擬量統(tǒng)計值(最大值、平均值、最小值)；③ 報警及解除報警時間及狀態(tài)；④設(shè)備開/停時間及狀態(tài)；⑤設(shè)備故障/恢復(fù)正常工作時間及狀態(tài)等。

(11)自動化排水系統(tǒng)通過控制柜PLC采集模塊能夠準(zhǔn)確的將水位、電機電流、水泵的排水流量及水泵工作狀態(tài)、電動液控閘閥狀態(tài)和水泵出水口壓力等數(shù)據(jù)傳送至地面工業(yè)控制計算機。

(12)地面遠程控制模塊應(yīng)由工業(yè)控制計算機、三維組態(tài)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分組成，通過計算機網(wǎng)絡(luò)，同步顯示現(xiàn)場工況。遠端監(jiān)控具有開放的接口，可以擴展功能或接入其他系統(tǒng)。

(13)自動化排水系統(tǒng)具有遠程編程、現(xiàn)場編程、完善修改系統(tǒng)功能，具有較強的兼容性和擴展。

4 自動化排水系統(tǒng)特點

(1)改系統(tǒng)采用先進的可編程控制器，以及模塊化結(jié)構(gòu)，具有清晰、易懂、便于工作人員維護等特點。

(2)采用水位實時采集控制運算，自動監(jiān)測水倉水位、水泵和電機等的啟動和運行運行狀態(tài)，大大減少工作人員工作量，增加了水泵的使用壽命。整個系統(tǒng)安全可靠；

(3)具有手動、半自動、全自動三種工作方式，能在不影響全系統(tǒng)排水的同時檢修本系統(tǒng)；

(4)利用地面監(jiān)控系統(tǒng)顯示水泵的運行狀況，實時顯示水位、故障報警、故障記錄以及記錄查詢等功能實現(xiàn)水泵房無人化操作和遠距離監(jiān)控，并能遠程視頻監(jiān)控井下的水泵運行狀態(tài)。

5 結(jié)束語

自動化排水系統(tǒng)在我公司投用以來，運行穩(wěn)定可靠，完全滿足現(xiàn)場實際需求。具有操作簡單方便，安全可靠性高等特點。減輕了工作人員的勞動強度，降低了設(shè)備的故障率。實現(xiàn)了泵房的無人值守。