煤矿井下中央泵房自动化控制的应用

煤矿井下中央泵房自动化控制的应用摘要井下中央泵房是煤矿企业的重要机电场所，对企业安全生产产生直接影响。本文将对当前煤矿井下中央泵房的自动化控制功能实现与具体工作环节进行分析与阐述，发挥中央泵房自动化控制在煤矿企业发展中的重要作用。

关键词煤矿井下；中央泵房；自动化控制

中图分类号td744 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）57-0147-02

1 中央泵房自动化控制系统概述

在本文提到的系统1650中央泵房中，共有5台d280－65×5水泵，配用电机功率400kw、电压6kv；联络阀门共15台；水仓分为外仓、内仓；排水管路ф325钢管3趟；采用真空泵和水射流进行抽真空，且互为备用；日平均涌水量720m3左右。将主排水泵作为井下排水设备，包括水泵、电机、底座、配水阀、真空泵总成、止回阀、闸阀、真空表、压力表、水位计等构造。每台水泵包括1台电机、1个整体底座、3个闸阀、1个止回阀、1套真空泵、真空表和压力表。

在该系统中，主要由plc支持数据自动采集功能，将plc模拟量的输入模块，通过传感器功能，连续实行对水仓水位的检测，转换、处理水位变化信号，计算单位时间内不同水段的水位上升情况，进而判断井下涌水量，控制排水泵的启动与停止。利用系统中的水

泵轴温、电机电流、电机温度、排水管流量等，以监测电机、水泵的运行状况，发挥监控报警作用，避免水泵及电机损坏。在plc数字量输入模块中，将各种信号采集到plc中，并作为处理逻辑的依据与条件，实现对排水泵的控制。

2 煤矿井下中央泵房自动化控制的功能实现

在该系统中，采取矿用一般型的控制柜，配以集中操作台实现对水泵的自动控制，在水泵房设一台控制站。在每台水泵旁设就地控制箱，除了就地实现每套水泵及设备的开停之外，还要实行就地/集控转换。在该系统中，具备现场变成、简单易操作、可扩展输入/输出点数等特点，除了完成单机控制水泵功能之外，还可通过工业以太网传输接口模块与设置在井下中央变电所的网络交换机

连接，由井上调度中心监控所有排水泵等被控设备。控制系统应具有较强的抗干扰能力，并具有汉字显示功能，可自动汉字提示故障信号和系统有关信息。

2.1 操作方法

在该系统中，主要分为遥控操作与手动操作两种方式，一般以遥控方式为主。一方面，遥控方式。通过地面控制器的远程设备控制，监控各个设备的运行状态以及运行参数变化等。根据实际液位的高低、上水等状况，再加上峰谷电价的因素影响等，自动启动、停止水泵，实现水泵和阀门之间的联锁启停，检测各个设备的运行状态，如果发生故障则可自动停机并提示报警，实现无人值守功能；

另一方面，手动方式。根据水仓中的水位情况，确定需要开启的水泵台数，可由操作人员在触摸屏中手动操作水泵，并作为故障检修的主要方式。

2.2 液位控制

利用液位传感器，实时监控煤矿井下水池液位。在高液位状态下，无论是否峰谷电价时段，都可以根据自动轮换原则，启动水泵。如果液位持续升高，则启动多台水泵；在低液位状态下，可无条件将所有泵停止。在水仓水位的保护装置中，分别设置独立液位计，作为备用，并在水仓壁中设置水位刻度尺，实时监测。

在该系统中，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。

2.3 通讯功能

在该系统中，配备以太网通讯模块及光纤以太网交换机等设备，

可利用光缆记录中央泵房中的水泵机组运行状况、参数、现场视频、故障信息等，并上传至地面控制室，再由地面控制室将信息公布到煤矿局域网中。管理人员经过授权后，可在ie浏览器中登录，又可通过任何一台计算机连接局域网，进入到用户界面，查看相关信息，包括井下排水系统的工作状态、运行数据、现场视频、故障信息等，进而全面掌握现场运行状况。另外，根据不同的授权等级，高级用户还可远程控制，实现无人值守，确保系统的安全、稳定运行。

2.4 水泵设置

每台水泵设置远控、自动、手动和检修四种工作方式，工作方式可直接在本机上设定或由地面主机设定。当水位达到高位或不在高位而处在用电低谷时间内，将自动启动运行泵，当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵。当水位达到上限水位时，自动启动“运行泵”及“备用泵”，直到水位低于高位时停止“备用泵”只运行“运行泵”，当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵。

2.5 峰谷电价控制

在该系统运行过程中，根据电网负荷以及供电部门的平段、峰段、谷段等时间段控制，在水位不高的状况下，尽量做到“削峰填谷”，合理设定开水泵与停水泵时间，合理应用电网信息，提高煤矿电网的运行质量。如果射流抽真空控制水泵的叶轮完全淹没在水

中，那么泵体内就会产生一定的真空度，满足正常排水需要。否则，真空度不足，泵内仍存有空气，那么可能出现各种故障。在该系统中，采取真空泵抽真空的方式，满足系统运行需要。

3 煤矿井下中央泵房自动化控制的工作环节

在煤矿井下的中央泵房自动化控制中，主要分为几大工作环节，具体分析如下：

1）自动注水

只有当叶轮完全淹没在水中，水泵中才能保持一定的真空度，确保正常排水。如果真空度不足，那么泵内就会产生空气，产生转动部件被烧坏或者不上水问题。因此，在设备启动之前，进行自动注水，是水泵工作的基础环节。在本方案中，采取喷射泵或者底阀抽真空，利用高精度的真空传感器，对真空度进行监测，其中流量与电流为真空度监测的后备。

2）闸阀的操作

为了降低设备的启动功率，在操作水泵规程中，要求必须在出水闸阀关闭的状况下使用离心式水泵。在停止运行水泵时，为了减少水锤事故，应将闸阀关闭，逐渐减少流动速度，最终停车。。如果泵中已经充满水，以1号泵为例，具体实施过程为：先启动1号电机，将对应电动阀打开；停止后，现将电动阀关闭，然后停止1号电机的运行。

3）参数的传输