神華集團烏海能源老石旦煤礦井下抽水無人值守的實現

王瑞林

【摘 要】 本文介紹了煤礦井下水倉自動抽水的一種實現方法。該系統由地面上位機及系統軟件、井下監控分站、液位傳感器、遠程斷電器、水泵開關等設備組成，實現了礦井抽水系統的自動化。不僅降低煤礦抽水的費用和電費，而且減小了礦工的勞動強度，實現了礦井抽水的無人值守和地面遠程監控，提高了抽水的安全性和可靠性。

【關鍵詞】 真空開關遠程控制 安全監控系統 遠程斷電器

1 概述

1.1 改造前的情況

煤礦在開采過程中，必須對礦水（自然水中的水層水、斷層水和老空水和開采工程涌水）進行及時進行治理。

我礦由于礦井下采掘區較多，積水點多，礦井低洼處的積水不能自動流入主排水井中，這些積水就算只有一小部分也應當及時排出。另外，井下巷道積水，還會影響電氣設備的絕緣性能和使用壽命，極大影響煤礦的安全生產，甚至于釀成重大安全事故。

而對每一采區積水點都安排專職開泵人員值守，不僅會造成人力的浪費，還不利于排水的管理和經濟效益的提高，根據我礦現有的技術和設備，對我礦井下水泵抽水方式進行了改造，實現了一種簡單的自動化控制抽水的方法。

1.2 改造的設計

利用成熟的傳感器技術、計算機監控技術，實現煤礦水倉抽水的自動化。當水倉水位達到設定的報警值時，地面監控值班員聽到監控主機報警信息后，核實地面水位傳感器的數值，然后用軟件通過遠程斷電控制器發出啟動命令，遠程啟動水泵進行抽水；當水位下降到報警下限以下時，用軟件自動關閉水泵。

1.3 改造方案的比較

現今煤礦井下水倉抽水無人值守共有三種情況：

（1）用水泵開關加定時器實現。由于我礦現無防爆定時器，其次這種方案沒有安設水位控制、容易產生無水干抽的現象以至于燒毀水泵。

（2）專用水泵開關加水位傳感器。此種方式需要增設專用抽水開關控制器及開關量的水位位置傳感器（開關量），不僅投入費用大而且此類方式下水泵動作與否完全取于不可靠的水位位置傳感器，而且專用的抽水開關控制器其實就是在現在常用的80開關中增設了兩組接點，利用現在的QBZ-80開關也可以實現它的功能。

（3）專用的水位傳感器加PLC控制系統和地面上位系統軟硬系統。上述第1、第2種方式均為自動抽水，第3種為遠程控制抽水，相對第1和第2種可靠性強，但第3種需要投入設備費用較大。

根據我礦現水泵的控制開關的情況和上位系統的情況，使用原有的水泵專用開關和現用的監控系統組成可視化的地面控制抽水系統。

2 實現方案分析

2.1 硬件部分

第一步，在水倉安裝投入式模擬量的液位傳感器（我礦安全監測系統自帶）。附原理框圖，（如圖1所示）。

第二步，在原抽水開關上1#、9#線分別接入遠程斷電控制器的常開點（我礦安全監測系統自帶）。下附斷電器KDG3K與安全監控分站接線圖，（如圖2所示）。

2.2 軟件部分

借助我礦現用安全監控系統（KJ90N）的軟件進行控制，原監控地面值班人員，通過液位傳感器的數值的大小實時監控水倉內水位情況，通過控命令控制遠程斷電器，從而實現了井下水倉抽水的自動開、停且可視水位情況的地面遠程抽水。

2.3 系統動作過程

地面監控值班員聽到水位報警聲音提示后，查看水位傳感器的具體數值，根據情況發送控制命令，斷遠電電器常開點閉合，水泵開關的36V線圈電源4端得電，至ZJ線圈經本機停止按鈕SB2，經SB1至1#線現至9#端子至電源另一端；線圈ZJ得電吸合。使中間繼電器的觸點閉合，從而使真空接觸的的線圈的電。水泵開始運轉。

同理，當抽水至水位傳感器下限時，值班和員通過上位機軟件控制復位遠程斷電器，斷電器常開點斷開從而斷開了中間繼電器吸合線圈ZJ的回路，ZJ釋放，中間繼電器觸點ZJ1斷開，切斷了真空接觸器線圈的回路。真空接觸器釋放。主回路中的KM斷開。水泵停止運轉。

3 具體操作

3.1 工作原理

根據每個水倉的具體情況，在安全監控系統中設置水倉水位抽水的水位最小值（下限）和最大值（上限），為上下限報警值，（下限為0.05m，上限為2.5m），通過聲音報警聲及時提醒監控值班進行遠程抽水。

3.2 抽水動作

當水倉水位上升到上限報警值時，監控值班員通過監控系統中心站發送控制指令信號，啟動水泵開關，開始抽水工作，并實時觀察水倉水位傳感器下降情況。

3.3 停抽動作

當水倉水位下降至下限時，監控值班員通過監控系統中心站發送控制指令信號，關閉水泵開關、停止抽水工作。

4 需要注意的問題

（1）實現自動抽水后，可有效防止了因司機抽水工作失誤（無水位具體數值顯示而干抽水，造成燒水泵等）而導致水泵發生運行事故，當發現遠程啟動水泵而水位傳感器數值不下降時，必須立即停泵，通知巡檢人員及時核實處理。

（2）遠程抽水正常運行后，不僅減少了人力費用。按井下有三處水倉計算，每處每天需要2人抽水，共需6人/天，實現自動抽水后，每班每三處抽水點改成1名巡回檢查維修工巡回檢查，現需要2人/天，每三處抽水點能節省費用約24萬元/年。（4人×5000元/月=2萬元×12月=24萬元 ）、降低抽水電費源的浪費，同時降低了抽水勞動強度。

（3）加強此系統的人工巡查。一方面要求巡回檢查工每班巡查一次液位傳感器和斷電控制器，另一方面還要檢查要求水水泵開關及水泵本身的完好情況及管路情況。 下附系統的接線圖，（如圖3所示）。

參考文獻：

[1]孫繼平.煤礦安全監控技術與系統.煤炭科學技術，2010，第10期.

[2]錢鳴.基于KJ90N安全監控系統的擴展應用.中國科技博覽，2015第（32）期.