煤礦井下主排水泵節能與控制系統的研究

曲煥武

【摘 要】伴隨著我國經濟的快速發展，對能源開發有著更高的要求，煤礦等自然能源的不斷開發，使井下對主排水泵的控制系統要求不斷提升。現階段，環保節能是時代發展的主題，也是煤礦企業實現持續發展必然堅持的思想理念。所以，加強煤礦井下排水泵節能與控制系統的研究具有必要性。本文主要對該系統軟件及其節能與控制策略進行分析。

【關鍵詞】煤礦 排水泵節能 控制系統

主排水泵在煤礦井下發揮著重要的排水作用。隨著煤礦企業地下開采深度的不斷增加，地下水涌入作業區域，對資源開采工作造成阻礙。倘若地下水較為豐富的礦區，其涌入量相對較大，要求井下必須具備性能良好的排水系統，以及時排除地下水，避免透水事故，確保人們的生命安全和國家的財產安全。對此，我國有關部門人員加強對煤礦井下主排水泵節能與控制系統的研究具有積極意義。

1煤礦井下排水系統構成及控制要求

煤礦井下排水系統主要由水泵房、水倉、排水管路等部分構成，且需要得到供電系統的支持。排水系統具有一定的控制要求。首先，水泵應及時更換。對于排水系統而言，水泵磨損相對較為嚴重，或者由于受潮、故障等多方面因素，導致水泵更換周期相對較短，因而應及時更換水泵。其次，堅持在谷段進行排水工作，能夠節省水泵消耗。再次，加強對排水系統的漏水、流量、溫度保護，確保排水系統工作中始終保持良好的性能。第四，在系統控制中，應堅持通過正確工作方式而開展檢修工作。最后，排水系統運行中，應加強對系統的監控，并設置預警系統，確保排水系統各設備運行良好[1]。

2主排水泵節能與控制系統的程序

主排水泵節能與控制系統主要五個子程序組成，分別為水泵自動輪換、水泵啟動、避峰填谷、系統保護、工作方式切換子程序。各程序在排水系統中發揮著積極的作用，確保排水系統安全可靠運行。煤礦井下作業中，地下水不斷涌入，可能造成透水事故，因而對排水系統有著較高的要求。各子程序有效工作，有利于提升排水效率，確保煤礦井下作業安全開展[2]。

3煤礦井下主排水泵節能與控制策略

3.1節能策略

充分發揮主排水泵的節能功效尤為重要，對實現節能環保和合理利用資源發揮著重要作用。對此，可以從以下方面而采取節能策略。首先，高位排水。主排水泵工作中，其耗能與運行揚程之間有著密切聯系，只有減少運行揚程，才能減少耗能量，實現節能的目的。其一，對排水泵的轉速、葉輪參數進行相應調整，對壓頭進行合理的大小調節，以達到減小運行揚程的效果；其二，將排水泵的水倉水位進行提升處理，充分發揮高位排水的作用，有利于減小排水泵的總體運行揚程，對降低能耗具有重要意義。其次，對排水管路進行重新組合，在增加排水管路直徑的同時，可以降低排水阻力，有利于排水泵充分發揮排水作用。例如：將排水管路進行并聯組合，有利于提高排水效率。最后，煤礦企業積極利用谷段地形而實現排水，盡可能避開峰段，對節能有著積極作用。

3.2控制策略

對煤礦井下主排水泵控制系統采取積極的控制策略，有利于提高排水泵運行效率，確保煤礦安全生產。排水系統主要對水泵機組進行有效控制，相關人員應注重對水倉儲水量、地下水涌水速度等參數進行控制設計，確保涌水速度能夠滿足實際排水需要。如果雨季時，煤礦井下主排水泵運行中，尤為注重涌水速度和水倉儲量的參數。一旦水量過大，煤礦相關負責人應考慮水泵的選取，確保選擇性能良好的水泵，可以適應24小時工作需要[3]。

其次，最優控制理論在排水泵中有一定的應用，對相關人員制定有效控制策略發揮著積極的作用。在排水泵節能與控制系統的設計中，相關人員應從儲水量、排水速度與流量等綜合角度進行考慮，對其設置動態變量，根據實際需求而適時調整參數，使該系統做到最優，其控制策略具有有效性。在煤礦井下主排水泵節能與控制系統的最優控制中，系統應主要進行三層次的設計。一是安全層次設計，安全是煤礦生產中最為重要的原則，只有對排水系統進行合理的優化設計，才能使排水工作順利進行。任何設計都應以該層次為前提。二是預警層設計，在排水系統運行中，應定時對涌水速率進行測算，以20分鐘為宜，避免數值突然變化影響排水工作，確保安全。三是經濟排水層次的設計，在滿足安全和預算控制策略的基礎之上，使排水系統滿足經濟性要求，為煤礦企業節省開支。

此外，對排水系統進行模糊控制和必要的水位預測尤為重要，是加強排水系統控制的重要策略。一方面，模糊控制能夠使系統處于模糊預算狀態下，給予相關人員以調整操作參考，對加強排水系統控制發揮不可替代的作用。另一方面，對于不同地質條件的煤礦作業區域而言，其地下水蘊藏含量有明顯差異，因而有關部門進行水位預測具有必要性。倘若地下水含量相對較多，則增加排水設備數量和增大排水量，避免水量過大，引發安全事故，造成不可挽回的損失。

4結語

現階段，我國煤礦井下排水系統雖然處于不斷完善之中，對促進煤礦企業發展發揮著積極的推動作用，但仍然存在設備落后等諸多問題，不僅排水效果不佳，而且水資源浪費現象較為嚴重。所以，有必要對煤礦井下主排水泵節能與控制系統軟件進行分析，并提出系統節能與控制策略。

參考文獻：

[1]劉國香.基于PLC的煤礦主排水泵自動控制系統設計[J].煤礦機械，2013，09：267-269.

[2]趙利起.煤礦井下主排水泵自動控制系統的應用與研究[J].機械工程與自動化，2011，03：151-152.

[3]劉冰濤.煤礦井下主排水泵自動控制系統的應用與研究[J].中國新技術新產品，2015，16：4.