關(guān)于煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

安浩

[摘 ?要]煤礦排水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，有利于提高煤礦的自動(dòng)化水平，降低勞動(dòng)力的工作強(qiáng)度，提高公認(rèn)的工作效率，保證生產(chǎn)的安全。同時(shí)人工控制方式存在的工序繁瑣、耗能大等問題得到了相應(yīng)的解決，同時(shí)降低了維持排水系統(tǒng)的成本。本文主要探究了煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)、工作方式并提出了煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制存在的問題。

[關(guān)鍵詞]煤礦 ?排水系統(tǒng) ?自動(dòng)控制技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD636 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）27-0029-01

引言

煤礦排水系統(tǒng)是保護(hù)煤礦井下工作環(huán)境安全的重要環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著排出地下水的與施用水的任務(wù)?，F(xiàn)今的電子信息技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，多數(shù)煤礦企業(yè)為了安全性和成本節(jié)約都開始了應(yīng)用排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要依賴PLC和傳感器的協(xié)同工作，使排水設(shè)備按照預(yù)先設(shè)定啟動(dòng)和停止，并且設(shè)備能夠達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)、提高其運(yùn)行效率、降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本、實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)的管理。

一、 系統(tǒng)技術(shù)分析

1.1 系統(tǒng)的組成部分

煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)由外部檢測(cè)器和內(nèi)部軟件共同作用，完成煤礦井下的排水。外部檢測(cè)器主要包括壓力傳感器、水流傳感器和水位傳感器組成，從三方面對(duì)井下水源進(jìn)行監(jiān)控，并在滿足排水條件時(shí)，給控制部分發(fā)出信號(hào)，開啟排水系統(tǒng)，對(duì)井下水進(jìn)行排出。

井下一般采用超聲波液位計(jì)來檢測(cè)水位的高低，水位高地決定這水泵開啟的數(shù)量。當(dāng)?shù)竭_(dá)高水位時(shí)，開啟多個(gè)水泵進(jìn)行排水;在低水位是為了節(jié)約成本，由控制器關(guān)閉多余的水泵。對(duì)流量的監(jiān)控可以起到對(duì)閘閥開關(guān)的幅度控制，以及等待隨時(shí)自動(dòng)切換其他水泵。對(duì)壓力的測(cè)試主要安裝在閘閥開關(guān)部位和水管的關(guān)鍵部位，檢測(cè)水流對(duì)水管的壓力來判斷是否需要打開其他水泵進(jìn)行排水。

1.2 控制方式

由于排水對(duì)于煤礦非常的重要，隨時(shí)會(huì)影響到井下人員的人身安全，所以對(duì)排水系統(tǒng)需要進(jìn)行多地多種類的監(jiān)控與控制?？刂品绞接幸韵虑闆r：（1）井上控制。只需要打開遠(yuǎn)程控制開關(guān)，排水系統(tǒng)就會(huì)按照預(yù)設(shè)好的程序進(jìn)行運(yùn)行。人員只需要對(duì)工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，預(yù)防自動(dòng)控制系統(tǒng)通信部分出現(xiàn)問題。（2）井下控制。操作員根據(jù)設(shè)置好的程序，對(duì)控制臺(tái)進(jìn)行半自動(dòng)化的操作，由操作員發(fā)出命令，然后由PLC元件對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行控制。（3）緊急控制。這種控制方法使用在自動(dòng)控制系統(tǒng)通信出現(xiàn)短路，排水系統(tǒng)無法正常工作的時(shí)候，由人工切換到緊急控制開關(guān)，之后由操作員對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)一個(gè)開關(guān)只能控制一臺(tái)設(shè)備，設(shè)備之間不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)控制中的連鎖效應(yīng)。

1.3 程序設(shè)定

煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)能夠有效的保障工作人員的安全不僅僅是由于這套能讓設(shè)備按照既定程序運(yùn)作，同時(shí)也能夠智能的分析其遇到的問題，能夠根據(jù)實(shí)際的情況挑選解決的方案。

1.3.1程序智能化

這項(xiàng)技術(shù)能夠從感應(yīng)器通過通信設(shè)備反饋給PLC的信息，分析出現(xiàn)行狀態(tài)下排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并且根據(jù)水位的高低自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵開關(guān)的數(shù)量，當(dāng)水管內(nèi)壓力感應(yīng)器的電信號(hào)不斷增強(qiáng)的情況下，控制器會(huì)發(fā)出繼續(xù)增加水泵數(shù)量的指令，當(dāng)水壓增大到水泵全部打開還是無法及時(shí)排水時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒操作人員。

當(dāng)煤礦中長(zhǎng)時(shí)間水位不高，在一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)下不斷排水，就會(huì)出現(xiàn)有些水泵長(zhǎng)期不使用造成設(shè)備生銹或者使用頻率高造成設(shè)備過度使用、磨損情況嚴(yán)重。這兩種情況的出現(xiàn)都是不利于水泵長(zhǎng)期使用的，所以自動(dòng)控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中充分的考慮到了這點(diǎn)，在排水過程中，控制程序?qū)γ颗_(tái)水泵的使用頻率進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)，之后根據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果在排水的過程中，對(duì)水泵的使用時(shí)間進(jìn)行合理的分配，可以有效的保護(hù)水泵和其他設(shè)備。

1.3.2程序標(biāo)準(zhǔn)化

煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)可以為企業(yè)進(jìn)行“量身定做”一套完整的應(yīng)用系統(tǒng)，由主控臺(tái)、設(shè)備獨(dú)立控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示組成。同時(shí)控制程序以標(biāo)準(zhǔn)化的方式，將程序所獲得的歷史數(shù)據(jù)匯總、儲(chǔ)存、報(bào)告，有助于工作人員分析水位對(duì)煤礦的影響。預(yù)警功能也同樣是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化程序，通信中斷、排水負(fù)載過大、都會(huì)使程序不穩(wěn)定，所以當(dāng)程序無法完成其所要進(jìn)行的任務(wù)時(shí)，預(yù)警功能就起到了至關(guān)重要的作用。程序標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)安全性也有所提高，標(biāo)準(zhǔn)化越高的程序，穩(wěn)定性也就越高，可靠性也就越高。

二、系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 元件的選用

在煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用中，首先要對(duì)PLC元件進(jìn)行選取，選取的元件要具備適應(yīng)性強(qiáng)、便于擴(kuò)展、基本功能完善的特性，由于控制器的工作環(huán)境較為特殊，在選取的過程中，更應(yīng)該謹(jǐn)慎挑選。之后要對(duì)電源模塊進(jìn)行挑選及裝配，我國(guó)的井下供電電壓為660V，照明供電電壓為127V，所以控制器的供電電源選用660V井下低壓供電，閘閥供電電源就選用127V，而傳感器的電壓一般由控制器供電。

在實(shí)際使用中，通訊部分在整個(gè)系統(tǒng)中占據(jù)著“舉足輕重”的地位，當(dāng)通訊中斷時(shí)就意味著控制器與排水系統(tǒng)失去連接，造成嚴(yán)重后果。在選擇數(shù)據(jù)傳輸電纜時(shí)，應(yīng)選擇可靠性高、經(jīng)過國(guó)家審批的數(shù)據(jù)電纜進(jìn)行鋪設(shè)。

2.2 系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問題

（1）煤礦的井下作業(yè)時(shí)環(huán)境較為惡劣，存在對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的影響因素較多，比如在開采過程中的產(chǎn)生的電弧就有可能對(duì)控制器產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致信號(hào)傳輸中斷、控制精度降低、數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象發(fā)生。

（2）井下工人繁重的工作任務(wù)，經(jīng)常使他們忘記穩(wěn)定工作部分，由于長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行檢查，線路老化、接觸不良等問題都會(huì)造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)作。所以要定期對(duì)系統(tǒng)線路進(jìn)行排查。

（3）當(dāng)出現(xiàn)復(fù)雜多變的排水情況時(shí)，排水自動(dòng)控制技術(shù)就顯得有些捉襟見肘了。目前煤礦排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)中較為常用的水位控制法，就無法應(yīng)對(duì)過于復(fù)雜的情況。

三、總結(jié)

煤礦的排水系統(tǒng)對(duì)于煤礦的井下操作安全來說非常重要，為了減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)、增加工人的工作效率、提高設(shè)備效率、延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期，應(yīng)用排水系統(tǒng)的高度自動(dòng)化就體現(xiàn)出了很重要的意義。同時(shí)該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，有效的降低了人員、設(shè)備的花費(fèi)，對(duì)于成本的控制起到了積極的作用。該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)造出了較高的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并極大的發(fā)展了煤礦企業(yè)的自動(dòng)化水平。

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