井下排水遠程集控自動化系統(tǒng)的應用

孔少華

（河南地方煤炭集團有限公司，河南鄭州 450002）

井下排水遠程集控自動化系統(tǒng)的應用

孔少華

（河南地方煤炭集團有限公司，河南鄭州 450002）

井下排水自動化系統(tǒng)起著非常重要的作用，可以第一時間發(fā)現水泵運行系統(tǒng)存在的不安全因素，自動監(jiān)控水泵，并且對泵房每一個水倉的水位與出水管道流量進行實時監(jiān)控，能夠將泵的實時狀態(tài)提供給煤礦各級領導與職能管理部門，還能夠對泵啟停進行遠程集中控制，自動對井下泵房實行值守，較好地確保井下排水系統(tǒng)的運行更穩(wěn)定、更可靠。

排水；自動化；遠程集控

礦井排水是井下泵房的第一要務，關系著礦井的安全生產。井下排水自動化系統(tǒng)能夠迅速發(fā)現泵房容水狀況、泵所處狀態(tài)，同時還能夠進行遠程監(jiān)控。自動化控制很好地改變了傳統(tǒng)模式啟泵時間過長、操作復雜等不足，有效確保了井下生產的安全進行［1］。當前，河南地方煤炭集團叁偉煤業(yè)有限公司每一個泵房已經引入了井下排水遠程集控自動化系統(tǒng)。本文主要闡述該系統(tǒng)的基本情況，希望能和同仁互相探討，為有效發(fā)揮井下排水遠程集控自動化系統(tǒng)作用貢獻一己之力。

1 泵房控制系統(tǒng)說明

表1 泵房控制系統(tǒng)監(jiān)測參數

1.1 監(jiān)測參數

系統(tǒng)的監(jiān)測參數如表1所示。

1.2 組成

1.2.1 地面監(jiān)控計算機站。由打印機、工控機、后備電源UPS等構成，功能如下：①與煤礦井下中央泵房PLC實時通訊，對檢測參數進行采集；②對井下泵房運行數據、水泵工作狀態(tài)進行實時記錄并顯示；③對水泵啟動前的抽真空進行自動控制；④對每一個水泵的啟停進行遠程控制；⑤有操作者的登錄管理和權限管理功能，避免誤操作、非法操作；⑥對每一水泵的控制模式實時顯示；⑦能夠對設備的動態(tài)運行數據進行查詢，還能夠記錄與查詢其運行時間與故障；⑧實時記錄水泵的啟停控制，為查詢管理設備的操作提供依據；⑨具有實時動作狀態(tài)變化報警提示；⑩對排水系統(tǒng)的工藝畫面進行實時模擬顯示；■可以顯示主要運行參數的趨勢曲線；(11)能夠打印運行數據。

1.2.2 通信網絡。這部分主要負責連接中央泵房的PLC控制系統(tǒng)和地面計算機，井下礦用一般型控制柜中具有RJ45接口，利用光纜向地面?zhèn)鬏?。向地面計算機傳輸泵房控制系統(tǒng)的實時數據，并且還會把前者的控制命令向后者傳遞。

1.2.3 泵房礦用一般型PLC控制柜。由PLC、抽真空控制閥、就地操作觸摸屏和隔爆型電動閘閥、流量計和液位計等構成，功能如下：①連鎖自動監(jiān)控中央泵房的各個設備；②對水泵吸水口的真空度進行實時采集，依此為依據決定是否進行電機啟動；③對泵的出水口壓力進行實時采集，判斷設備運行正常與否；④對高壓開關的電壓、電流運行參數、故障保護信號進行實時采集；⑤對水泵電機的軸承溫度實時采集，以此來判斷電機運行正常與否；⑥對出水管路的出水流量進行實時采集制；⑦對水倉水位進行實時監(jiān)控，據此來對電機的自動運行進行控制，水位超過臨界值自動啟動水泵進行排水；⑧操作有密碼保護功能，能夠避免各種非法操作與誤操作；⑨配置了液晶觸摸屏，負責對運行的數據進行實時顯示；⑩自動運行模式下，各個水泵都能夠設置為投入或切除工作系統(tǒng)數；(10)設置水泵的運行參數與保護報警參數；(11)將模糊控制技術引入水泵自動輪換之中，使得排水與節(jié)能變得更加可靠，為水泵工作的時間等提供了保障，對水泵的維修非常有幫助；(12)故障連鎖與水位自動控制功能，改善了排水的可靠性；(13)按照水位控制原則，對水泵的輪換工作進行自動化控制；(14)當地面監(jiān)控計算機失靈時，其默認為自動，在這種情況下，中央泵房泵站依舊能夠獨立運行，對各個水泵輪換運行進行自動切換［2］。

1.3 工作原理

1.3.1 水泵控制要求。其控制過程主要涉及自動注水、閘閥操作、水位自動監(jiān)控、參數傳示、故障保護與電動機的聯鎖自動控制6個環(huán)節(jié)。

1.3.2 工作方式。設定工作模式下，PLC實時檢測各項運行參數，然后向上位工控機傳輸，以方便地面使用。其工作方式如表2所示。正常運行時，無論系統(tǒng)通過哪一種方式工作，都能夠利用通信網絡實時把泵房相關參數、設備狀態(tài)傳輸至地面監(jiān)控計算機。

1.4 動態(tài)抽真空系統(tǒng)

這部分一定要穩(wěn)定可靠，原來的水射流抽真空系統(tǒng)是備用設備，主要包括2臺真空泵和電磁閥、液位計、PLC來進行動態(tài)設定，以確保其穩(wěn)定性與可靠性。

1.5 保護功能

1.5.1 流量保護。當水泵啟動后或正常運行時，要是流量無法到達正常值，在這種情況下，系統(tǒng)將會自動啟動聲光報警。

1.5.2 超溫保護。水泵長時間工作，當定子或電機軸承溫度超過準許值時，在這種情況下，利用相應的溫保護裝置與PLC來進行報警，嚴重時還會自動停機。

1.5.3 電動閘閥故障。實時監(jiān)控閥門的開關到位等情況，如果發(fā)生故障，此時這一臺泵將會退出自動工作方式，然后進行報警。

表2 系統(tǒng)的主要工作方式

1.5.4 電動機故障。對每個運行電機的實時參數進行監(jiān)控，在此基礎上按照設定值，對各種電氣故障保護報警［3］。

2 關鍵技術與創(chuàng)新點

這一系統(tǒng)包括諸多類型的技術，如計算機、信息、機械及自動化控制技術等。如想要實現所有技術要求，一定要妥善處理以下問題：①務必選用滿足礦井要求的設備與傳感器型號，首先需滿足礦用一般型或防潮、防爆等相關條件；②通常泵房與地面之間距離相對偏遠，因此一定要選用合適通信介質與接口設備，來充分確保信息傳遞的可靠性與準確性；③排水泵的自動控制應當選用連鎖控制技術；④動態(tài)抽真空系統(tǒng)設計；⑤當地面監(jiān)控計算機失電時或地面系統(tǒng)因病毒癱瘓、通信線路中斷（光纜被砸斷）時，井下PLC控制柜默認為自動，在這種情況下，中央泵房泵站依舊能夠獨立運行，對各個泵輪換運行進行自動切換。

［1］卞紹順，干玲，李倩倩.煤礦井下多水平排水自動化控制系統(tǒng)的設計和應用［J］.可編程控制器與工廠自動化，2011 （6）：36-38，82.

［2］甘松柏.井下主排水系統(tǒng)遠程自動控制技術的應用［J］.山西焦煤科技，2011（S1）：40-41，44.

［3］王霞.煤礦井下供電遠程自動監(jiān)測集控系統(tǒng)的應用［J］.中國高新技術企業(yè)，2011（19）：111-112.

Application of Remote Control System for Underground Drainage

Kong Shaohua
（Henan Local Coal Group Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450002）

The underground drainage automation system plays a very important role,which can find the unsafe factors in operation system of water pump for the first time,automatically monitor the pump,and the flow of water pump of each water chamber and the outlet pipe can be real-time monitoring,be able to provide the real-time state of the pump to the leaders and functional departments of the coal mine,but also be able to pump the remote centralized control,automatically carry out duty on the underground pump station,to better ensure the underground drainage system more stable and reliable.

drainage；automation；remote centralized control

TD744

A

1003-5168（2017）04-0114-02

2017-03-20

孔少華（1990-），男，本科，助理工程師，研究方向：礦山機電。