分析礦山排水自動化控制系統設計

郭永盛

(甘肅華能工程建設有限公司,甘肅白銀 730919)

分析礦山排水自動化控制系統設計

郭永盛

(甘肅華能工程建設有限公司,甘肅白銀 730919)

在礦山的生產中,排水系統是其中的重要組成部分之一,它的主要作用是,將礦山井下涌水排到地面,確保井下安全。現在的排水系統仍然是采用半自動化操作模式或是手動操作模式,不僅帶來大量財力和人力資源的消耗,而且還降低了生產效率,發生故障的幾率也非常高,嚴重阻礙了礦業的進一步發展。所以,綜合礦業行業遇到的實際問題以及必須滿足的生產要求,在PLC工業系統控制科技和系統的條件下,對礦山原有的排水系統進行了改造,使之能夠更好的發揮作用。

礦山排水 自動化 排水系統

伴隨著社會經濟的迅猛發展,現代化工業的發展勢頭強勁,而礦山企業作為其中的重要角色,儼然成為佼佼者。然而,由于人們不斷地開采,造成地下礦山積水嚴重,水患問題儼然成為阻礙礦業現代化可持續發展的關鍵。礦山的地下積水不斷涌出,如果得不到排除,不僅嚴重影響礦業的進一步發展,無法進行順利的開采工作,而且還會帶來極為嚴重的開采安全問題。因此,怎樣處理礦山的積水,已經成為礦山生產安全研究技術人員的一個至關緊急的任務。

1 排水系統的概述

現階段的礦山開采排水系統,仍舊是使用原有的人工方式進行操作,對水泵進行手動控制實現排水,或者采用半自動化半手工的方式控制,造成嚴重的人力資源的浪費、較高的故障發生頻率,操作的復雜性也造成了高強度的勞動方式,并且帶來了極大的安全隱患問題,嚴重影響了礦山企業的進一步發展和經濟成本。現代化的礦山排水控制系統運用科技的理念和科學的設計方法,實現高效、智能、穩定低耗的綠色安全開采儼然是礦山開采系統廣闊的發展前景。

自動化的礦山排水控制系統是針對老式的手動排水系統進行的升級改造,能夠實現手動排水和自動排水兩種功能。自動化礦山排水控制系統的定義是,依照事先設置好的程序,做好真空泵、水泵以及其他必需設備的開關自動數字顯示,并能進行互鎖聯動的有效控制。不僅如此,排水系統還應該具備自動存儲數據參數和自動故障診斷檢測功能,可以進行水泵的遠程控制、自動控制以及手動控制,最大限度滿足現場施工運行的需要,保證各個系統的安全可靠運行,避免不必要的故障,減少故障發生率,并能進行方便靈活的維護。

這些設計在礦山施工工程中,使得排水系統的安全可靠性能大大提高,在一定程度上精簡操作,得到了極大的實踐支持,提高了礦山作業的生產效率和經濟效率。在以后的研究實踐中,礦井自動化排水系統的研究從科學的研究發展方向,不斷借鑒國外先進的技術設備支持,改進創新生產方式以及管理方法,將提高礦井效率以及經營水準作為重要的發展目標,務必使經濟安全更上一層樓。

2 系統的具體設計

2.1 硬件的設計

自動化的礦山排水控制系統的硬件設計主要有排空和排水兩種設計管道,其中排水管道又有主排水管道和副排水管道之分。鑒于礦山的礦井地下情況錯綜復雜且極易變化的特點,離心水泵的驅動采用專用防爆型的電動機,針對系統需要的三臺設備進行了有效的分工,分別用于工作、檢修、備用。吸水管道的重要特點就是設計了無底閥門,當啟動水泵的時候,充分發揮真空泵的作用進行水泵的真空設置,處理結果是使水泵葉輪能夠全部在水中沉浸,進行排水作業的正常運行。

根據自動化的排水控制系統的要求,運用適用的PLC工業控制器使程序實現自動化的有效控制。PLC的工作由輸出信號以及數字量和模擬量的輸入信號三個信號構成。水泵的啟動、停止決定,采取何種控制方式都是由數字信號進行執行的。而數字量的輸出信號是指,根據現場操作工作人員的實際需求,發布故障的報警信號、水位超過限制的指示信號、電磁閥門的控制信號等。模擬量的輸入信號主要功能是進行水泵出入水口的壓力采集、電機軸溫的采集以及水倉水位信息的采集等。

2.2 軟件的設計

礦山排水自動化控制系統的設計依據主要是現場礦工施工的實際情況分析以及系統的硬件功能特點實現的。在程序的設計原則方面,在進行自動控制功能的選擇后,系統能夠對應采集相應需要的模擬量,同時進行寄存器中數據的相應保存工作。接下來就是操作相應水泵的運行輪換程序以及規避峰值就應谷值的程序,判斷水泵是否可以啟動。在現實中,系統的施工環節,并不缺少各種未預知變化的出現,所以設計人員在編寫程序時,也要進行變化的預測分析及相應的處理方法。

建立實時的數據表格,將各種情況分類標注,能夠進行歷史數據和現階段數據的訪問,并且可以用不同顏色區別不同的數據。

3 系統的功能

改進后的礦山自動化排水控制系統應該實現以下幾個方面的功能:

(1)實現水壓、電流、電壓等數據參數的測試和結果分析以及排水系統效率的數據測試與結果分析。(2)能夠實時進行水倉水位的監測,并能夠進行水位高設置報警以及低設置報警。(3)自動功能:系統發生故障時,可以進行故障的自動診斷;在水倉沒有人值班看守時,可以實現自動控制使之運行;可以進行真空泵引水方面和水泵的射流引水方面的自動轉化功能。(4)能夠顯示出水管道的流量監測數據。(5)監測系統的設置應該能夠進行數據的實時顯示,同時能夠進行參數數據的自動保存,并可以以圖形的形式顯示模擬量的參數狀態,方便工作人員可以隨時查找任一時期的參數數據狀態。(6)控制系統的設置是必不可少的,它的功能是借由光纜設備將水泵機組的參數數據、運行情況和相應的視頻傳遞給控制系統,而控制系統再將相關的信息借由局域網傳遞給相關的工作部門,這樣的話,管理工作人員就能夠在地面上及時了解礦井下面的工作情況和各種數據狀態。(7)對于地面的監控室來說,管理人員的工作界面應該是可以簡單操作的,并且計算機中的圖標應該是功能多樣豐富的。(8)當礦井的地下水質或水溫突然改變的時候,系統能夠進行檢測并能夠及時的反饋,避免不必要的損失發生。(9)主排水管道系統的主要功能是可以進行供電數據參數狀態的傳遞,并能夠通過設置協議程序進行數據的共享。(10)礦山自動化排水控制系統作為礦山作業的重要組成部分,應該設置必要的顯示系統軟件,排水系統中的數據也應該實現與其他信息網絡的資源共享。軟件主要有一個監控界面,在這個界面中還應該要有實時和歷史的數據報表、歷史報警界面、趨勢圖以及幫助設置。同時規避操作錯誤的風險,設置不同的用戶使用權限。使用用戶主要是系統的操作人員和管理人員,操作人員的權限設置標注應該低于管理人員的權限設置標準,還應該根據現實的具體情況設置相應的遠程操作界面管理權限,減少無關操作人員改動數據參數。除此之外,減少不必要的資源浪費,設置無操作登陸時限也是一個不錯的保護辦法。

4 結語

結合現階段的礦山礦業開采排水系統的設計情況以及控制辦法,綜合自身的實際需要,進行自動礦山排水控制系統的升級改造,設計了主排水管道和副排水管道并運用三臺水泵分別不同的分工進行排水工作的實施,同時設計了與之對應的控制器硬件方面的類型選擇以及功能方面的確切分配,基于硬件的設計理念,開發了軟件進行系統控制以及程序的控制。

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