煤礦井下排水泵房電控系統的自動化改造分析

郭望

摘要：煤礦井下排水設施是礦井建設生產過程中不可少的，承擔著排出井下涌水的重要任務，是保證排水系統可靠穩定運行的關鍵。因此，本文針對煤礦井下排水泵房電控系統的自動化改造進行分析，在結合礦井排水系統的實際情況后，具體分析相應的改造方案。

關鍵詞：煤礦;泵房;排水設備;電控系統

引言：目前，PLC技術在煤礦井下生產過程中得到了廣泛應用，但是在一些地區煤礦井下中央泵房排水設備中依然采用值守人員進行控制。在這樣的情況下，經常會出現工作效率不高、開停泵不及時、峰谷比不均衡等問題出現，進而威脅到井下排水工作的穩定進行，也會導致礦井用電量的增加，甚至由于人員誤操作還會威脅到井下人員的生命財產安全。因此，借助自動化控制技術來解決這一問題。

一、礦井排水系統電控系統的發展現狀

井下排水是煤礦安全生產的重要因素，目前國內煤礦企業井下排水控制系統自動化水平仍不是很高，井下水泵的啟停仍然依靠人工，工作勞動強度大，并且啟停水泵需要注意觀察的因素、環節較多，如工人沒有嚴格執行相關程序，管理人員管理不到位等問題，出現影響井下排水的安全性與高效性，這也意味著，必須要加強設備電控系統的改造設計，實現自動控制系統，落實遠程監控、無人值守的礦井下排水工作。以此，進一步降低排水運行成本，提高礦井排水系統的工作效率和安全性。總而言之，借助自動化控制技術對煤礦井下泵房排水設備電控系統進行改造后，可以進一步提高礦井經濟效益，規避人為因素對生產活動的負面影響，真正和實現安全生產。煤礦井下泵房排水設備電控系統需要完成自動控制，分別為：工作泵和備用泵的自動選擇、單機控制系統的參數采集以及排水自動化功能。此外，利用該電控系統還要實現水位自動監控、自動注水、水泵主回路啟動過程等。

二、電控系統自動化控制改造的具體措施

為了進一步分析煤礦井下排水泵房電控系統改造過程，本文以唐山開灤林西礦業有限公司十二泵房為例，對改造過程進行全面的分析。在充分遵循改造原則的基礎上，實現智能化控制。

（一）案例概況和硬件配置

唐山開灤林西礦業有限公司十二泵房含有主水倉和副水倉各一個，每個水倉有效容積為1530m?/1360 m?，根據過往數據來看，該泵房每天的所排正常涌水量在27m?/h，最大時可以達到30m?/h。三臺MD450-60×6離心泵作為主排水泵，揚程可以達到360m，每臺的流量可以達到450m?/h，配套電機YB2-4503-4，額定電壓為6kV。泵房引水裝置有兩種，一種采用2臺SZ-2型真空泵，另一種采用高壓水射流泵，鋪設了兩趟φ325mm排水管路。泵房配水井過水閘閥，水泵出水閘閥等都配置的電控系統。如果想要實現對該中央泵房排水設備電控系統改造，想要對所需要的硬件配置和控制關系進行詳細的分析，包括：PLC控制柜、就地控制柜、參量檢測、執行機構、低壓配電柜等。

（二）控制方式

利用PLC技術主要實現就地控制、集中人控、自動控制三個方面。

第一，就地控制。在控制柜面上就可以完成就地控制模式，在這一模式下，并不需要PLC控制系統，而是采用就地控制柜完成的傳統開泵操作。就地控制中包括水泵控制開關、真空泵控制開關，作為PLC控制系統的備用系統，當PLC發生故障時，可以利用這些控制開關完成相應的工作。

第二，集中人控。在PLC控制柜的觸摸屏上可以實現集中控制，通過這一系統可以完成對所有參與集控設備的啟停工作，也可以通過集控系統進入到單獨控制下，完成對單機設備的操作和檢查。比如：在程序控制狀態下，操作人通過啟動和停止這兩個賬戶，操作人可以任意開停所有設備，但需要注意的是，只能夠逐臺進行操作。相比較而言，檢查控制狀態只能夠用于設備或者PLC系統的檢修工作。

第三，自動控制。自動控制模式下，PLC控制系統根據主控量、設置的時間段、涌水量等參控量為主要參考依據，實現對高低水位開停泵以及自動操作開停泵的控制，作為常規操作方式，自動控制還要具備泵組自動輪換，能夠在水泵事故停車時告警并啟動備用泵。此外，還要具備泵組分時段運行，以將排水電費控制在最低范圍內。

（三）系統功能

在實際發展過程中，PLC控制技術主要實現了參量檢測、運行參數設置、通訊接口等功能。

第一，參量檢測和顯示。泵組主電機電流、電動閥門開啟狀態、高壓開關柜工作狀態、真空電磁閥、水位以及涌水量檢測、信息顯示及報警等功能，都屬于參量檢測和顯示，也是泵房排水設備電控系統的關鍵。以水位檢測為例，針對分設水倉水位進行監控，設置上下限位置的開關量，通過PLC完成信號處理，可以確保水位達到高限情況下，出現涌水量異常問題得到及時的處理，能夠實現自動啟停泵操作。

第二，運行參數的設置。PLC控制技術在運行參數設置上也具有一定的作用，包括：電機工作時的極限參數、泵的出口壓力、水位限定、涌水量等參數。操作人員身份級別不同，可以調整的參數也不同，在輸入具體的密碼和身份后，可以進入不同的設置和查看界面。在這種設置模式下，能夠最大程度保證數據安全，避免意外的發生。也能夠讓系統得到安全可靠穩定運行，為系統的規范化、制度化管理提供了良好的基礎。

第三，通訊接口的實現。除了上述兩個環節之外，借助PLC控制技術，還進一步創造了通訊接口，和PLC觸摸屏實現了雙工通訊。中央泵房排水設備電控系統的工作狀態以及運行參數數據可以直接上傳到觸摸屏，完成顯示的同時，操作人員也可以通過觸摸屏將具體指令傳送到PLC控制柜上，控制排水設備的運行。在則個過程中所有的信息都會經過通訊接口傳送到調度監控中心的主機上，進行備份存儲。還可以和全礦井的安全生產監控系統進行連接，針對數據進行分析，確保運轉的安全性。在這樣的功能下，可以實現動態化的數據監控，并且全面記錄數系統運行中產生的數據，包括故障數據。調度控制中心的人就可以根據數據更好的把握住中央泵房排水設備電控系統的工作狀態，真正實現遙測、遙控，制定出科學的生產決策計劃。

總結：綜上所述，科學技術水平的不斷發展，礦井生產現代化水平不斷提高，自動化程度也在逐漸增強。將PLC技術引入到煤礦井下排水泵房電控系統中實現改造升級，可以進一步提高井下生產經濟效益和社會效益，同時準確高效的掌握相關數據，實現遙測遙控，為后續決策制定提供數據，保證生產科學合理。

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