水泵集中控制(科技成果)1.5

潘西煤矿－740中央水泵自动化监控系统鉴定材料新汶矿业集团潘西煤矿二00四年十二月潘西矿－740中央水泵自动化监控系统鉴定材料目录一、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统鉴定大纲二、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统计划任务书三、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统项目规划四、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统使用说明书五、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统安装调试报告六、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统工业性能测试报告七、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统用户使用报告八、潘西矿－740中央水泵自动化监控系统经济效益分析报告鉴定材料之一潘西煤矿－740中央水泵自动化监控系统鉴定大纲《潘西矿－740中央水泵自动化监控系统》项目是新汶矿业集团潘西煤矿与煤炭科学研究总院上海分院运输机电中心电气所合作完成，经过课题全体人员努力，完成了项目研究内容，达到计划规定目标和要求，具备鉴定条件，特申请鉴定。

一、项目名称：潘西矿-740中央水泵自动化监控系统二、项目来源：新汶矿业集团公司科研计划项目三、鉴定目的：通过评定、测试，作出结论，以便使用与推广四、鉴定形式：专家会议鉴定五、鉴定依据：“潘西矿-740中央水泵自动化监控系统”计划任务书、项目规划及相关技术规范要求。

六、鉴定内容1、对-740中央水泵自动化监控系统设计方案、性能具体实施进行评议，确认是否达到计划任务书、项目规化要求，并对其技术水平作出评价。

2、对其技术材料、现场运行情况进行评定，确定是否具备推广应用。

七、鉴定程序：1、成立鉴定委员会。

2、鉴定委员会听取课题组人员汇报鉴定材料。

3、鉴定委员会对系统基本功能评定。

鉴定材料之二潘西煤矿－740中央水泵自动化监控系统计划任务书项目名称：潘西矿-740中央水泵自动化监控系统负责单位：新汶矿业集团潘西煤矿煤炭科学研究总院上海分院运输机电中心电气所起止年限：2004年10月至2004年12月一、立项理由二、实施方案：（主要研究内容、目标、技术方案、工艺流程等）三、项目创新点：（关键技术、特点、技术先进性）四、技术经济指标五、达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景六、地点、试验规模及进度安排七、经费概算：（包括新增仪器、设备、价格等）八、申报单位及协作单位概况与条件（现有技术基础）九、项目课题责任人及工作人员情况（单位、姓名、职称等）十、申报单位意见十一、主管单位审核意见鉴定材料之三潘西煤矿-740泵房自动化监控系统项目规划新汶矿业集团潘西煤矿煤炭科学研究总院上海分院运输机电中心电气所二00四年十二月潘西煤矿-740泵房自动化监控系统项目规划煤科院上海分院电气自动化所研制的矿用一般型水泵自动化监控装置（以下简称监控装置）是原煤炭工业部科研项目,已于97年得到了鉴定, 达到了国内先进水平，并填补了国内的空白。

此监控装置自97年在山东兖州矿务局济宁三号井、2003年在晋城矿务局王台二号井、2004年在新汶矿务局华丰矿投入运行以来，故障率低，节能效果好，深受用户的好评。

我国现有煤矿水泵房控制系统多采用简单的继电器操作系统，开、停及切换水泵由人工完成，技术落后。

以微处理器为基础的可编程控制器（简称PLC），是过程控制的专用微机系统。

近年来，在生产过程中因它的高可靠性和灵活性，取得了越来越广泛的应用。

我所研制的监控装置以PLC作为控制核心,技术先进,性能可靠,自动化程度高,维护方便.一、该监控装置的特点是：1、该监控装置用于煤矿井下水泵房的集中控制系统，为矿用一般型；2、采用可编程控制器，对水泵房设备运行实行在线监控，并具有自诊断功能，可实现水泵房的无人值守；3、监控装置通过现场总线及工业以态网，能在地面监测监控，并与矿井的局域网联网；4、根据水位控制原则，自动实现水泵的轮换工作，大大延长了水泵的寿命；5、该监控装置可根据电网负荷信息，以“移峰填谷”原则确定开、停水泵时间，从而提高了矿井的电网质量；6、该装置接口灵活，修改软件方便，不仅可以适应新矿井水泵房建设，也可以适应老矿井水泵房的技术改造。

二、KZKW1-660B水泵监控装置主要技术指标：系统供电电压：AC660V±15％，50Hz；控制回路电压：AC220V，AC127V，DC24V，DC12V；控制对象：电动闸阀、电磁阀、电动机；事件变化响应时间 <2ms；防护等级：IP54；三、系统设备及组成水泵房监控装置包括PLC柜、低压柜、就地控制箱和外围传感器四部分。

（1）PLC柜主要由可编程控制器、信号变送器、中间继电器、指示灯、按钮、触摸屏等组成，主要完成对信号的采集、变换、放大，并由PLC运算、判断发出各种控制信号，并模拟显示水泵的运行工况；（2）低压开关柜主要由隔离开关、接触器、热继电器组成，直接控制电动阀门、电磁阀；（3）就地控制箱主要由按钮、指示灯、远程I/O模块等组成；（4）传感器包括超声水位计、超声流量传感器、闸门位置行程开关、闸门过转矩行程开关、电机电压、电流、真空度表、压力表等组成。

四、系统功能本监控装置采用超声水位计连续检测水仓水位，超声水位计输出4～20mA信号送PLC，PLC经运算判别，自动开停水泵。

在正常水位时，各台泵能自动轮换工作，在危险水位时，自动投入必要数量的水泵运行，并自动控制相应管路上的阀门。

系统以水仓水位为主，结合分时计费和“移峰填谷”原则，确定开停水泵时间，从而达到节能、节耗目的。

本监控装置留有以太网接口，可以把井下水泵房的信息由PLC采集，再传输至地面上位机，和矿局域网联网，管理人员在地面即可监测监控井下水泵房监控设备的所有检测数据及工作状态。

五、工作方式本监控装置有四种工作方式，“遥控”、“自动”、“半自动”、“检修”。

“遥控”方式下，由地面上位机控制各泵的开停。

“自动”由超声液位传感器连续检测水仓水位，根据水仓和吸水井的水位，自动开停水泵及其阀门，在正常水位时，各台水泵能自动轮换工作，在危险水位时，自动投入必要数量的水泵运行。

此方式下可实现无人值守。

“半自动”操作工人根据水仓显示水位，人工手动开停水泵及确定开泵台数，电机及其阀门的开、停由PLC自动执行。

“检修”维修工人可操作任一水泵电机，电动闸阀，电磁阀的开关，解除相互闭锁关系。

六、工作环节监控装置可概括为以下六个环节：自动注水环节、闸阀操纵环节、水位自动监控环节、参数传示环节、故障保护环节和电动机的自动控制环节。

参照系统图作以下详细说明。

1、自动注水环节：水泵只有在其叶轮完全淹没于水中的情况下，泵体内部才能造成必要的真空度实现正常排水。

如果真空度不够，泵内有空气存在，将会造成不上水和转动部件烧坏等故障。

因此，启动前的注水是水泵工作的重要操作项目之一。

本方案采用真空泵或水射流装置抽真空。

由真空表监测真空度，电流、流量作为监测真空度的后备。

2、闸阀操纵环节：为了减小启动功率，水泵操作规程规定离心式水泵一定要关闭出水闸阀启动，而当水泵停车时，为了避免水锤事故，必须先关闭闸阀，缓慢减小流速，最后停车。

当泵体内充满水后，以启动和停止1＃泵为例，其过程如下：启动时，先启动1＃电机，然后打开11＃或12＃电动阀（以“轮换工作”原理，根据上次所使用的管路，此次换另一趟管路），最后开10＃电动阀即可，停止时，先关11＃或12＃电动阀，再关10＃电动阀，最后停1＃电机。

3、水位自动监控环节水位自动监控环节的任务是根据水位的高低自动准确发出开、停水泵命令。

水位传感器的可靠性和准确性直接影响整个控制系统的工作可靠性。

为此选用超声波液位传感器，它具有高精度、非接触式、非机械型、维护方便、安装容易、标定简单等许多优点。

当水位达到水位2时，若处于低计费时段，可以立即启动，若处于高计费段，则暂缓启动。

当水位继续上升至水位3时，则不论电网如何，必须启动水泵。

若水位继续上升至水位4时，则表明一台水泵的排水量已不足于排除矿井出水，必须启动第二台水泵，两台水泵一齐排水，以矿井的最大排水能力来排除矿井出水。

不论投入几台泵，水位必须下降到水位1方可停泵。

上述水位1至水位4均由超声液位计将模拟信号送入PLC，由PLC通过软件标定。

分时计费亦由PLC通过软件标定。

4、参数传示环节在主控柜的模拟屏上可模拟显示水仓水位、水泵流量、水泵压力及电动机、电磁阀和电动阀的各种工作状态。

所有的检测参数及工作状态均可由井下PLC 通过传输网络传送给地面上位机，由上位机分析处理，在显示器上模拟显示，并做出曲线、报表，以利于地面管理人员作出正确判断，向井下可编程控制器发出控制命令。

5、故障保护环节水泵电机容量大，耗电量高，属一级负荷。

因此，对排水设备自动控制系统的安全性、可靠性要求较高。

本系统设有以下几种保护：流量保护：当水泵启动后或正常运行中，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本台水泵停车，转为启动另一台水泵。

电动机故障：PLC监视水泵电机欠压、过流、短路等故障，由高压开关柜的综合保护器提供，并参与控制。

电动闸阀故障：由电动机综保监视闸阀电机的主要保护并参与控制。

6、电动机的自动控制环节该环节是排水设备综合自动化控制系统的中心环节。

它由PLC、中间继电器、接触器等组成，以上环节最终都要与本环节配合，根据水位情况自动开停水泵。

为了防止因备用泵长期不用而使电机受潮或有其它故障而未被发现，当紧急情况需要投入而不能投入以至影响矿井安全，本环节按“轮换工作制”来控制，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井安全的目的。

系统根据水泵的开启次数自动按一定顺序轮换开启水泵。

当某台或其所属阀门故障或检修时，该泵退出轮换，其余各泵仍按轮换工作制运行。

七、-740泵房工业电视系统1、光纤图像、数据传输信道必须适合于潘西煤矿-740泵房需要，并解决电缆传输所带来的电磁干扰，降低误码率；2、频带宽、本质安全、无中继传输应达到20Km；3、工业电视系统要求视频信号、图像清晰效果好；4、满足以后在领导办公室及其它部门终端实现图像资源共享；5、接口兼容、界面友好、易于学习；6、切换控制灵活，操作方便可靠。

八、附图及系统配置一台泵排水管路图管路图-740水泵系统设备清单鉴定材料之四潘西煤矿－740中央水泵自动化监控系统使用说明书煤炭科学研究总院上海分院运输机电中心电气所潘西煤矿－740中央水泵自动化监控系统使用说明书一、水泵监控装置主要技术指标：系统供电电压：AC660V±15％，50Hz；控制回路电压：AC220V，AC127V，DC24V；控制对象：电动闸阀、电磁阀、电动机、真空泵；防护等级：IP54；二、系统设备及组成水泵房监控装置包括PLC柜、就地控制箱和外围传感器以及监控服务器，各部分配置如下：（5）PLC柜主要由可编程控制器、中间继电器、接触器、指示灯、按钮、触摸屏等组成，主要完成对信号的采集、变换、放大，并由PLC运算、判断发出各种控制信号，并模拟显示水泵的运行工况。