煤礦井下排水自動化系統的創建研究

四川煤炭產業集團有限公司 曾勇強四川傳媒學院 曾 言

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煤礦井下排水自動化系統的創建研究

四川煤炭產業集團有限公司 曾勇強
四川傳媒學院 曾 言

【摘要】本文研究采用PLC作為自動控制的核心，繼而結合末端傳感設備控制方式，實現和完善了對煤礦井下排水自動化系統的運用，以期能為我國煤礦的安全生產提供有益的參考。

【關鍵詞】煤礦；井下；自動化；排水；控制

煤炭在國民經濟發展過程中是不可獲取的一種天然能源，而煤礦是重要的煤炭輸出途徑，從根本上說，煤礦安全生產和我國的社會和諧、國民經濟發展等關系極為密切。在煤礦發展過程中的重要環節就是排水系統，所以強化與更新煤礦排水系統是業內工作者所關注的重點話題，煤礦井下排水系統所選擇的主要方式為人工控制，但水位一旦發生劇烈改變，那么就會將應變能力低下、操作負責等問題直接暴露出來，而且存在較大的能量消耗，由此就與國內可持續發展戰略要求不相符[1]。自動化排水系統有助于水泵排水率的提升，其應用前景極為廣闊，以PLC控制為基礎，對控制參數進行采集，通過在排水管道、水泵電機中安裝的感應設備加以實現，其自動化控制與監測效果非常好。

1　煤礦井下自動化排水系統的結構分析

對煤礦井下排水系統進行實際應用過程中，必須在開始排水工作前抽空處理耐磨離心泵，現階段比較常用的處理方法包括管道余水射流、水環真空泵射流、管道余水抽空等，除此之外，若煤礦生產過程中選擇射流的方式，那么就必須選用射流管道控制閥門、射流總成、真空管道閥門等必要的設備，以將水泵腔體所留有的空氣帶走，確保其內部真空環境得以形成，便于后續應用。與水環方式相結合分析，所用設備主要包括真空管道控制閥門、水環真空泵和管道控制閥門等，在實際應用期間，必須估算所抽取的真空體積，以此與該數值相結合，明確真空泵所選型號。在水泵中注入抽空管道中余水期間，如果選擇管余水方式，在水泵中溢出水時，就說明已經注滿水泵，自制水箱煤礦應該選擇水箱抽真空方式，這和管道余水抽真空方式較為類似，兩者的相似之處在于通過水泵抽水功能，使管帶余水抽真空的目的得以實現，使泵腔充分排水需求得以實現，通過該操作方法，確保該環節的余水熟讀較高，而且具備相應功能。

2　創建煤礦井下排水自動化系統

2.1設計煤礦井下中央泵房

煤礦井下排水系統中，中央泵房發揮著非常重要的作用，主要提供排水動力，中央泵房內部不同設備之間相互配合，下面主要分析煤礦井下排水系統中的中央泵房：①必須在水泵出口處安裝壓力監測裝置，比方說壓力表，以此能夠監控與傳達水泵出口壓力，以此保障排水系統能夠實現自動化安裝；②嚴格控制中央泵房設備型號，設備與裝備的型號不同，其功能也存在較大差異性，設計中央泵房時，應該重點審核中央泵房設備的型號，以此保證中央泵房能夠平穩運行[2]。

2.2自動監控系統的構建

從根本上說，自動監控系統主要組成部分為PLC控制柜、遠程系統以及CPU模板。通過細分發現，自動監控系統共分為九大環節，以此使排水系統自動化全面監控機制得以實現，具體組成環節包括：①水位監控。綜合分析發現，該模塊的主要作用是監控吸水井水位，通過應用超聲波液位儀來收集吸水井信號，以此實時反饋吸水井的水位變化；②開關柜控制。煤礦生產過程中將水泵啟動的情況下，開關柜參數同樣會得到改變，這種情況下，有效識別PLC控制柜所接受的信息，從而判斷開關柜是否在正常運行；③閘位置監控。在設計閘位置監控環節，將行程開關設置在閘門的位置，該方法確保其能夠將開關信號提供出來，從而傳輸信息至PLC控制柜，以此對其展開邏輯判斷；④溫度監控。溫度探頭主要在監控系統中傳遞該信息，并對其進行有效處理；⑤故障監控。故障監控是井下排水自動化系統的重中之重，而且發揮著關鍵作用，通過有效收集現場的排水信息，PLC控制柜會認真分析現狀信息狀態，并以此為基礎將異常參數找出來，通過自動化啟停指令管理與掌控，為避免出現錯誤啟停操作，自動監控系統必須對水泵啟停做好監督工作，以對其實際運行機制進行不斷完善[3]；⑥信號監控。通過綜合分析發現，自動監控系統主要選擇壓力與負壓，以此來有效識別排水系統運行狀態；⑦水泵啟停監控。根據相關指令，確保煤礦井下排水系統自動化啟停模式得以實現，通過應用該控制，能夠有效阻止錯誤的啟停操作；⑧停泵監控。煤礦井下生產期間，特別是用電高峰期，必須對煤礦井下排水系統進行停止運行。

2.3井下排水系統的自動監控分析

PLC實現監控在當前煤礦井下生產過程中是重要一個環節，對煤礦井下自動化排水系統運行具有維系作用，其排水系統自動化控制模式包括兩大類，第一類為就地控制，能夠有效維護生產期間的水系統安全狀態，對排水設備運行狀態進行有效規范，保證各項排水設備能夠精準運行，而且能夠有效避免出現誤動現象；第二類為全自動控制，該特征主要由PLC控制柜控制，對系統自動監控與自動化運行進行完善與統一，全程不需要人參與。

3　煤礦井下自動化排水系統運行效果評估

基于研究設計，本研究對所創建的煤礦井下自動化排水系統進行實際應用，并全面評估運用效果。以某煤礦集團生產為例，該研究所創建的設備在煤礦綜采面中實施現場調試，評估分析結果發現，本研究所創建的煤礦井下自動化排水系統具有較為良好的運用效果，而且具有相對較為穩定的通行狀態，使煤礦井下排水工作面遠程監控與自動化監控機制得以實現，完善且實現了排水自動化需求，使該煤礦生產安全性與效率得到不斷提升，其使用價值比較高，所以值得在煤礦中應用與推廣[4]。

4　總結

總而言之，現階段國內煤礦業生產與發展期間，由于安全事故等發生較為頻繁，再加上生產之需，使得大眾對煤礦井下排水提出更高自動化水平要求，而因為煤礦井下排水所存在的缺陷較為嚴重，以往排水方式不能與現階段煤礦生產發展之需相滿足。本研究在對傳統排水系統進行整合的基礎上，與當前的科學技術相結合，以此創建煤礦井下自動化排水系統，從而進一步加強井下排水系統自動化，能夠對井下排水狀態進行有效控制，進而對煤礦井下排水效益進行最大限度的監控。

參考文獻

[1]張獻龍,王嬌,孔二偉.煤礦井下排水自動化系統的研究與設計[J].科技視界,2014, (23):315-316.

[2]王水林,孟凡平.煤礦井下排水自動化系統研究[J].煤礦機械,2012,33(10):168-169.

[3]Meng Z,Feng T Z,Feng G.The Research and Development Of the Coal Mine Underground Drainage Equipment Automatic Control System[J].Advanced Materials Research,2014,1049-1050: 1038-1041.

[4]Zhang J M.Integrated Design of Drilling Rig for Gas Drainage in Underground Mine Based on Virtual Prototype Machine Technology[J].Coal Science & Technology,2013.

[5]Engineering I E,Xuzhou.Application of embedded system in drainage system of underground coal mine[J].Microcomputer Information,2008,24(35):31-33.

[6]趙博.煤礦井下排水監控系統設計研究[J].現代制造, 2011,(33):154-155.

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