淺談唐家會礦井中央水泵房電氣設備安裝

摘要：礦井排水系統擔負著排出井下積水的重要任務，礦井涌水如果不能及時排出，將對煤礦生產和工作人員構成巨大威脅。為保證礦井下工作人員的安全和礦井的正常運作，煤礦井下排水系統在煤礦生產安全問題中占有重要地位。文章就唐家會礦井中央水泵房及潛水泵房的配電、監控等方面進行了介紹。

關鍵詞：唐家會礦井;中央水泵房;電氣設備;排水系統;PLC控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM74 文章編號：1009-2374（2015）02-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0136

唐家會礦井位于內蒙古自治區準格爾煤田東孔兌普查區的西南部，準格爾煤田是一個區域性水文地質單斜儲水構造單元。礦井正常涌水量170m3/h，最大涌水量為270m3/h（涌水量中已包括井筒淋水、消防灑水以及灌漿水的回水量）。井口標高1282.8m，井底水平標高+771m。根據井下開拓情況，在+771m水平設置主排水泵房與潛水泵房，礦井涌水通過副井3趟排水管路排至工業場地礦井水處理站。

1 概述

主排水系統包含4臺MD280-65×9型臥式礦用離心排水泵，流量280m3/h，額定功率900kW;1臺礦用隔爆型潛水泵，流量550m3/h，額定功率1400kW;2臺真空泵，額定功率為11kW;每臺離心排水泵配3臺防爆電動閘閥，分別對應3趟排水管路，額定功率為2.2kW;潛水泵配3臺防爆電動閘閥，分別對應3趟排水管路，額定功率為3kW。

2 供電方式

主排水泵房緊鄰中央變電所，中央變電所內設4臺礦用高壓電磁啟動器、3臺低壓真空饋電開關、5臺礦用隔爆型四回路真空電磁啟動器、2臺照明綜保裝置。4臺離心排水泵電源引自中央變電所內的4臺礦用高壓電磁啟動器，2臺真空泵及15臺防爆電動閘閥電源引自中央變電所內的5臺礦用隔爆型四回路真空電磁啟動器，2路660V電源引自井下中央變電所低壓側。1臺潛水泵電源引自地面副井井塔內的高壓柜，高壓柜兩路10kV電源引自地面110kV變電所10kV側不同母線段。3臺防爆電動閘閥660V電源引自地面副井井塔內低壓柜，兩路660V電源引自主斜井變電所660V側不同母線段

電源。

3 PLC控制系統

3.1 設備要求

主排水泵房控制室設在井下中央變電所內，設有2臺PLC控制箱、1套操作臺及1臺防爆交換機。每臺水泵附近均安裝1臺本安型就地按鈕箱，控制對應的排水泵。兩臺真空泵附近安裝1臺本安型就地按鈕箱。電動閘閥在四回路真空電磁啟動器上進行控制。

控制采用A-B ControlLogix（1756）系列PLC可編程控制器系統，在集控臺上既可實現單臺水泵控制，又可實現多臺水泵智能優化控制。與地面排水控制系統通過以太網進行通訊，在地面應急排水控制室對井下排水泵進行集中監控，并對排水泵運行狀態和監測參數進行集中顯示、記錄和報警。上位監控組態軟件采用A-B RSVIEW中文版。潛水泵機組配有潛水泵綜合保護控制器（包括測溫傳感器pt100、貧水傳感器、環境水位傳感器等）。PLC系統預留與礦井調度中心的以太網通訊接口，可在地面調度中心的操作顯示終端進行集中控制和顯示。

系統安全可靠，抗干擾能力滿足IEC有關標準，有較好的操作界面和控制效果。I/O有可靠的隔離措施。

3.2 監測信號

主要監測模擬量信號有：電機溫度及電機軸承溫度信號;離心排水泵及真空泵電機的工作電流;潛水泵電機的工作電流、功率以及電源電壓等;水泵的真空度;排水管路的流量;水倉的水位信號;水泵的排水壓力;潛水泵電機定子溫度。

主要監測開關量信號有：水泵及真空泵的開停及故障信號;各電動閘閥的運行開關位置信號;電動閘閥開、關及開到位、關到位、過力矩等;潛水泵貧水;高壓柜斷路器合、分閘位置、接地刀閘狀態、故障報警、故障跳閘、彈簧機構儲能狀態、保護裝置異常。

系統的控制信號有：離心排水泵、潛水泵及真空泵的開、停控制;電動閘閥開、關控制。

3.3 工作方式

系統控制具有自動、半自動和手動三種工作方式和就地、遠程兩種控制方式。就地控制方式包括自動、半自動和手動三種工作方式，即在自動工作方式時，由PLC檢測水位、壓力及有關信號，自動完成各泵組運行，不需人工參與;半自動工作方式時，由工作人員選擇某臺或幾臺泵組投入，PLC自動完成已選泵組的啟停和監控工作;手動方式為故障檢修和手動試車時在水泵就地控制箱上操作。系統可隨時轉換為自動和半自動工作方式運行。遠程控制方式包括上述的自動、半自動兩種工作方式，即在地面操作站可以實現自動、半自動的水泵啟動、停止過程。

3.4 控制系統實現功能

3.4.1 顯示所采集的工藝參數、電氣參數及各設備的運行狀態以及排水的工藝流程，并對每臺水泵的運行時間、電耗進行統計。

3.4.2 在自動控制時，根據水倉水位的高低、井下用電負荷的高、低峰和供電部門所規定的平段、谷段、峰段供電電價時間段等因素，建立數學模型，合理調度水泵，自動準確發出啟、停水泵的命令，控制水泵高效地經濟運行，并按工藝要求實現水泵的聯鎖啟動或停止，對運行中的各種參數進行實時監控，并通過工業以太網TCP/IP與地面操作站連接，實現無人值守。

3.4.3 根據所監測的水位信號，設定出低水位、高水位和上限水位信號，低水位時停泵;高水位時

開泵。

3.4.4 現場控制站可顯示工藝流程圖，圖上應有動態的實時參數值顯示、設備狀態顯示和事故報警信息顯示等，并具有操作指導功能。

3.4.5 水泵實現輪值控制：為了防止備用泵及其電氣設備和備用管路因長期不用導致電機和電氣設備受潮或其他故障未能及時發現。控制程序將水泵啟停次數及運行時間和流量等參數自動記錄并累計，系統根據這些運行參數按一定順序自動依次啟停工作水泵，使各水泵的使用率分布均勻，當某臺泵或所屬閥門故障時，系統自動發出報警，并在操作顯示終端上動態閃爍，記錄并顯示事故，同時將故障泵或管路自動退出輪換工作，其余各泵繼續按一定順序自動輪換工作，以達到有故障早發現、早處理，確保礦井正常安全生產的目的。

3.4.6 保護：超溫保護：水泵長期運行，當軸承溫度或電機定子溫度超出允許值時，通過溫度傳感器及PLC實現超限報警以及停泵。啟動超時停泵：水泵在啟動時，當超過一定的時限，出口壓力仍達不到設定值停泵。水泵運行過程中停泵：在水泵運行時，電機電流突然變小，并超過一定的時限停泵。

3.4.7 現場編程：用戶可在現場通過面板上鍵盤對參數進行修改或設定。

3.4.8 無縫接入礦井綜合自動化管理統。

4 接地系統

中央水泵房內的所有電氣設備外殼、金屬管道、金屬支架、鎧裝電纜、屏蔽電纜的外皮、穿線鋼管、電纜托架、電纜梯架等均應可靠接地。井下控制設備電氣保護接地就近接入變電所內的接地網，電氣保護接地、控制接地采用聯合接地方式，接地電阻不大于1歐姆。

5 電纜要求

井下所有電氣設備及儀表必須使用礦用隔爆型或本安型，并取得煤礦礦用產品安全標志。所有本安設備與非本安設備之間的接線要采用安全隔離。所有電纜必須選用取得煤礦礦用安全標志的阻燃電纜。

6 結語

自動化控制技術增強了排水系統的安全高效運轉，除能完成水泵的單機控制外，還可由井上調度指揮中心監控所有排水泵等被控設備，實現信息化、自動化控制，提高生產效益和可靠性。排水系統作為煤礦生產中的主要工作系統之一，高效低耗、經濟可靠的運行對實現礦井生產的安全性和高效性具有重要意義。

作者簡介：呂倩（1982-），女，江蘇泰興人，供職于煤炭工業合肥設計研究院，中級職稱，研究方向：電氣工程與自動化控制。

（責任編輯：黃銀芳）