时间：2021-02-24 分类：工业设计
目前,主排水的自动化控制系统在煤矿工程中比较常见,通过对水泵的水仓水位的自动监测以及自动的定制与启动,从而使工作效率得到提高,也将使工作的稳定性得到提高,在这其中也降低了对人力资源的投入。因此,主要对煤矿下主排水泵房的自动化控制进行探究。
关键词:主排水泵;自动化控制;煤矿井下
随着我国的不断发展,其对能源的需求量也日益增大,因此,煤矿业的发展也越来越得到更多人们的关注。主排水泵房作为煤矿工程中非常重要的一环,其质量、运行的效率等都对煤矿工程的整体性以及有效性至关重要。通过对主排水泵房自动化的应用,可以减少煤矿工程中对人力的投入,而且还能够提高工程的效率以及其稳定性。在主排水泵房自动化控制的具体操作时,不仅要对其系统参数设定、整体功能进行设定进行考虑,还需要考虑其社会经济效益。因此,对实现煤矿井下主排水泵房的自动化控制的研究具有非常重要的意义。
1水泵房自动化系统的概述
水泵房自动化控制系统一般由两个部分组成,分别是地面的操作员站和井下的水泵控制站。地面操作员站和井下水泵控制站的连接依靠的是工业以太网。PLC控制为主站控制器,主要是对泵房内部的电动机、管道阀门、水仓水位、排水泵等参数进行检测以及实施自动控制,通过对电机的运行参数、水泵运行参数、闸阀状态、水仓水位等的检测来做到对水泵工作的控制。一般情况下,通过井下水泵控制站设置的专用工业以太网可以将井下的传感信号以及控制信号传送到地上的地面操作站。由于井下水泵控制站没有设置显示面板,所以一般通过就地观测其实时数据,实时的了解系统的工作状态、水泵的真空度参数、水泵轴承的温度、电机的定子温度、电机在实际工作中的电流、排水量等各种参数,现场巡查的工作人员可以对这些系统运行的数据一目了然。利用PLC编程实现的水泵自动控制程序,比较简单容易实施,自动程序的实现一共包括数据采集、故障警报、水泵的自动控制以及数据上传这四个部分。
2水泵房自动化系统的具体程序
2.1数据采集
一般主要是通过PLC来实现对系统的采集以及数据的检测。PLC的检测原理是根据超声波水位计做到对水仓水位变化的连续检测,并将水仓水位的变化信号转换处理,实现自动停开水泵[1]。排水管流量、电机的温度、水泵的轴温、电机的实际电流等传感器,主要是用来检测电机和水泵运行状态是否正常。数据采集的过程中,模拟信号量的处理方式其实就是模拟信号与数字信号的相互转换的过程。通常情况下,设计的采样频率将是模拟信号最高频率的2倍以上。这样便使经过模拟信号与数字信号相互转换的精度可以完全的恢复到模拟信号原来的精度。与此同时,由于PLC所采用的模拟信号与数字信号的转化都是通过积分的方式进行变化的,所以可以让输入信号中的感应噪音和尖峰噪音进行平均化,这种方法比较实用在噪声比较严重的泵房。
2.2水泵的自动控制
控制系统的PLC,主要运用的是模块结构[2]。其主要由模拟量输入、数字量I/O、通讯口等几个主要模块组成。PLC自动化控制系统可以实现根据水仓水位的变化以及其高低等各种因素,适当的对水泵进行调节,并且根据设定数据,在恰当的时候自动发出水泵的启停信号从而做到对水泵运行的控制作用。水位信号时保证井下安全的一个重要参考依据。系统拥有分别设置在主副水仓的两套超声波水位传感器。PLC主要是通过将接收到的模拟水位量分成多个水位段,从而计算出在同一时间中不同水位量可能会造成的水位上升速率,进而来对矿井的用水量做出判断。同时,系统还能够对井下供电电流值进行检测。对用电的负荷率进行计算,然后根据矿井中的用电负荷以及涌水量,将水泵的开启时间控制在一天中电价最低或是用电的低峰,并将水泵停止运行时间控制在用电高峰或是用电比较贵的时候,从而达到节能的目的。
2.3故障报警
由于地面的操作员站设置有显示屏,其显示屏可以对井下的闸阀状态、水泵、电动机的各种运行参数进行显示,而且,如果其中某一部分出现故障或是异常情况的时候,可以发出声光报警,还可以通过语音的形式对地面操作员进行提醒。
2.4数据上传
通过485通讯器,PLC可以和操作屏进行通讯,所以可以把水泵机组的每个高压开关柜的运行参数以及工作状态上传到操作屏上,使各项数据能够就地进行动态显示[3]。水泵机组的运行参数以及运行状态可以通过工业以太网由光纤传输到地面操作员站,并且以数据图形的形式将信息进行直观的显示。由此,地上的工作人员便可以通过数据对井下主排水系统的状态进行实时掌握,还可以自动化的控制信息对主排水系统进行远程操控。
3主排水自动化系统的特点
①PLC控制程序使用的是模块化的结构,在控制过程中具有结构比较清晰、调试方便的特点;②操作屏上可以对水泵、水仓水位等参数进行实时显示,可以通过动态显示了解到水泵以及其他附属设备的具体运行情况。其使矿方等够更加方便有效的对矿井的主排水系统进行管理;③系统的保护机制能够对高温、电动机故障、流量以及闸阀故障等进行保护,避免事故发生;④对于系统可以进行自动检修以及手动检修,自动检修时能够通过PLC对信号进行采集,并且自动控制每个泵组的运行;如果其中一台设备或是其附属设备发生故障,可以采用手动检修的方式让其泵组退出运行,其将不会对其他泵组的运行造成影响。由于PLC柜上没有水泵的连锁保护开关,所以在设备的检修中,可以避免他人误操作情况发生,从而也防止安全事故的发生。
小结
总而言之,水泵房自动化控制由地面操作员站和井下水泵控制站两个部分组成,主要通过PLC程序进行运行控制。控制系统主要有数据采集、水泵自动控制、故障报警以及数据上传四个程序。因此,水泵房的自动化控制系统能够减少企业对人力的投入,从而降低企业运行成本,使煤矿开采工作的安全的得到保障,从而达到煤矿企业社会经济效益的最大化。
[参考文献]
[1]王晏.煤矿井下主排水泵房的自动化控制研究[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(23):186-187.
[2]韩静.煤矿井下主排水泵房的自动化控制[J].山东煤炭科技,2015,(1):147-148.
[3]王盛杰,李小喜,许春雨,等.矿井主排水自动化监测监控系统的开发[J].中国矿业,2014,(12):147-151.
作者：赵宝宝
