主排水系统智能化控制系统

正龙煤业城郊煤矿主排水泵房智能化控制系统技术协议甲方：河南省正龙煤业有限公司城郊煤矿乙方：徐州上若科技有限公司根据矿井自动化控制系统的发展需要，对城郊煤矿副井底主排水泵房进行智能化控制系统改造，经甲、乙双方充分技术探讨、方案协商，达成如下技术协议：一、遵守的主要现行标准及规范《煤矿安全规程》2009版MT/T 1004-2006 《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》MT/T 1006-2006 《矿用信号转换器》MT/T 1008-2006 《煤矿安全生产监控系统软件通用技术条件》MT/T 1002-2006 《煤矿在用主排水系统节能监测方法和判定规则》 MT 381-2007 《煤矿用温度传感器通用技术条件》AQ 1029-2007 《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ 1043-2007 《矿用产品安全标志标示》二、现场设备情况（1）水泵MD580-70×8型，10台，流量580m3/h，扬程560m。

（2）电机Y500-4型，10台，功率1250kW，额定电压6kV，额定电流143.1A，转速1480转/分。

（3）排水阀门Z941H-64型 DN250 Pg64，手动操作。

（4）排水管路Φ426×14 3趟。

（5）抽真空方式射流方式，射流泵DSP-3型，射流阀DN25-64型，吸水阀DN20-64型。

（6）开关柜型号：KYGC-Z型，10台（保护器为DL型）（7）水仓共3个，通过配水阀与吸水井相通。

三、系统技术要求1．系统总体要求城郊煤矿副井底主排水泵房智能化控制系统采用工业以太网、现场总线技术和可编程控制技术，对主排水系统进行在线监测和水泵自动化操作控制，实现水泵的各项运行参数在线实时监测、统计和显示，通过智能专家系统使水泵始终处于高效率的安全运行状态，通过故障参数进行分析、预警，防止事故发生。

同时，可根据操作员指令或预定控制程序，自动完成水泵的定时启动、定水位启动、自动切换启动、智能经济运行等操作，自动控制分时运行、削峰填谷，实现水泵的高效经济运行和现场无人值守运行功能。

系统既可现场就地操作控制，也可远程操作控制，当控制系统出现故障（即所有水泵均不能自动运行）时，可切换至手动方式（由水泵司机人工操作）启动水泵，确保主排水系统正常启动运行。

乙方提供给甲方的矿井主排水智能化控制系统，必须达到以下技术要求和功能：1、具有优先控制功能：系统根据检测的水泵历史工况数据使流量最大，吨/百米电耗最低的水泵优先启动。

2、正常情况下，根据小井水位（或水仓水位）系统能自动控制水泵启动、停运台数。

当水仓水位高于警戒值（还没有达到安全极限值）需要启动两台水泵或两台以上水泵时，系统则应根据历史检测的水泵工况数据，优先依次启动流量大、吨/百米电耗低、压力（扬程）和流量与第一台在用水泵工况相接近的水泵。

当水位低于临界水位需要停运一台或二台及以上的正在运行的水泵时，则应根据历史检测数据，优先依次停运流量较小、吨/百米电耗较高、压力（扬程）和流量相对较低的水泵。

当水位排至最低水位时，所有水泵应自动停止运行。

非正常排水（排水抗灾或有淹井危险）时，应具有依次启动主排水泵房所有水泵的自动监测监控功能。

3、水位监测监控传感器采用超声波传感器，安装在与水仓相连的吸水小井内，且根据水位监测的实际情况，具有自动控制水泵依次启动运行或依次停运的水泵台数之功能。

4、具备电参数、电机输入、输出功率（水泵轴功率）、水泵流量、流速、扬程、实际排高和效率以及管路效率、系统效率和吨/百米电耗等自动运算生成及显示功能。

5、具有电机额定电压、额定电流、额定效率、额定转速及水泵编号、额定流量、额定扬程、吸水和排水高度、吸水管及排水管内径与管皮厚度、真空表与压力表表位差、矿井正常涌水量、最大涌水量以及工作泵、检修泵和备用泵台数、管路趟数、水仓容积等额定参数的输入和显示等功能。

6、具有监测监控排水压力和真空度之功能。

7、具有单台水泵运行工况性能曲线的自动运算、生成及显示功能。

8、具有两台或两台以上（包括在用和备用水泵同时启动运行）水泵联合运行时，自动运算、生成及显示系统性能曲线的功能。

9、要具有累计、记忆和打印功能（包括总排水量和总用电量累计、性能曲线、事故累计等的储存、调出和打印输出功能）。

2. 监测功能（1）排水工况监测液位：吸水井水位采用可靠的进口超声波液位计进行冗余备用，保证采样的可靠性，提高排水安全性。

负压：选用高精度负压传感器监测吸水管及泵体真空度，实时反映水泵的运行状态，并为水泵工况的判断提供参考量。

压力：选用高精度压力传感器监测水泵出水口压力，实时反映水泵的运行状态，并为水泵工况的判断提供参考量。

流量：选用高精度矿用超声波流量计，实时监测各泵流量，为水泵机组的效率优化组合提供数据测算基础。

效率：根据水泵电机运行的功率参数及水泵的运行参数实时测算水泵运行效率。

温度：选用高精度热电阻，实时监测水泵轴温、电机轴温以及定子温度。

电动闸阀故障：系统监测闸阀的开度，并具有电动机闸阀保护并参与控制。

另外，水仓水密度参数也应监测。

（2）电气参数监测预留与高压开关智能设备通讯接口，接收、反馈综合保护器提供的相关保护和计量采集信息。

3．远程监测功能（1）系统网络系统井下监测系统与远程控制终端的通信网络采用高速工业以太网，网络通路使用矿主泵房变电所提供的监测分站电接口，系统实现网络监控功能。

系统可接入矿井监控网，可向局域网终端用户传送监控数据，并具有系统和节点自诊断功能。

（2）远程监测系统设备运行重要参数通过远程监控网络上传至监控终端，并通过丰富的监控画面实时动态监测井下设备运行状态。

（3）辅助管理监控软件具有设备参数、运行、检修和维护的管理功能。

（4）数据存储能够将现场运行信息存入数据库，以便于随时进行历史数据查询。

（5）曲线查询绘制各水位参数的实时曲线及历史曲线。

（6）报表生成生成控制参数的日报表、月报表及年报表，报表可打印。

同时还具备事件打印功能。

（7）报警功能系统发生故障时能提供声光报警，并记录故障信息，可方便查询。

4．视频监视在副井底主泵房配备矿用防爆网络摄像机（3台），将视频信号传至地面控制室并入矿井视频显示系统，实现对泵房排水系统的视频监视。

5．优化策略（1）单泵效率曲线测算系统通过阀门开度控制水泵流量，根据不同流量下对应的压力、功率采样计算出一组效率采样值，系统以该采样值为基础，合理选择后绘制效率曲线。

维护人员可定期绘制效率曲线，并根据效率曲线合理制定检修维护计划。

（2）并联运行效率曲线测算系统多台水泵并联运行时，可根据并联运行参数绘制并联运行效率曲线，提供并联运行组合的运行效率参考。

（3）经济运行策略系统具有高效率、底电耗水泵优先选择功能（按照水泵效率高低选择水泵投运和退出，同时兼顾水泵轮换工作制）和削峰填谷起动水泵功能（处于电网低计费时段，可以立即启动，若电网处于高计费段，水位处于低于警戒线则暂缓启动，分时计费由PLC通过软件标定）；水仓水位安全警戒线下的监测和超限强制起动功能。

6．电话通讯系统配置有网络电话，泵房与地面监控中心可以实现语音电话联络，并可通过地面监控中心与矿电话系统联网通讯。

7．控制功能系统采用喷射泵抽真空，由高精度真空传感器监测真空度，电流、流量作为系统监测真空度的后备保护。

系统具备以下控制方式：（1）就地控制此种控制方式下，操作员通过就地操控箱上的按钮及指示灯，分别对泵房设备进行的直接操作控制。

（2）井下集控操作员通过触摸屏实现对水泵的半自动控制，控制命令由触摸屏下发至PLC 控制系统，由PLC来完成水泵操作控制。

系统监测水泵工况和电气参数，当出现错误操作和故障时系统发出报警。

（3）远程集控操作员在地面远程工控机，通过鼠标点击系统控件，实现对于井下水泵机组的远程操作和控制。

（4）自动控制单台自动控制：监控系统按设定工况和程序自动控制设备运行。

联合自动控制：监控系统按设定工况和程序自动控制多台设备根据工况情况联合运行，可实现多泵顺序启动与轮流运行，液位恒定+削峰填谷自动控制。

8．保护功能根据系统运行状态及参数进行设备故障判别，当出现异常时及时采取有效措施（如停泵等），防止事故进一步扩大。

系统具有以下保护功能：（1）操作保护：自动禁止不符合设定条件和程序的误操作控制，并发出报警信号。

（2）电气保护监测：具有电气短路、过载、断相、过压、失压、接地、三相不平衡、电机堵转等电气故障的自动保护监测，并发出报警信号。

（3）工况保护：具有排水管压力、主排水管流量、吸水口真空度、吸水井水位参数异常时的自动保护，发出报警信号。

（4）设备保护：具有电动机温度、闸阀开关状态异常时的自动保护，发出报警。

（5）保护监测：抽真空判断、闸阀运行状态、水泵运行状态、水泵轴温、电机轴温、电机定子温度超限、压力保护、流量保护等。

9.其它技术要求（1）避峰填谷：系统可按设定条件自动控制水泵运行，使水泵按设定的时间和水位要求自动运行，自动控制减少峰期用电，节约电费。

（2）操作转换：可按照设定优先条件在就地手动、集中、自动、远程等操作方式中自动转换，泵房现场可闭锁远程操作控制。

（3）操作记录：具有黑匣子功能，自动记录操作过程和参数，可以查询历史操作过程。

（4）操作权限：系统设有多级不同权限的操作密码，对不同岗位的人员授与不同的操作权限和显示查询内容，有效防止侵权和越权操作。

（5）数据查询：可查询历史开停记录、运行工况参数、运行电参数、用电量、历史报警及故障事件记录、历史设定记录、历史用户操作记录。

可查看分析故障录波图象。

（6）电动阀门及电源高、低压开关控制柜不需乙方（厂家）配置，但乙方（厂家）必须预留能够实现自动监测监控的预留接口。

即：乙方必须保证（甲方）将来在购置安装电动阀门后，乙方（厂家）提供给（甲方）的矿井主排水智能化控制系统，不需甲方做任何改动或变更（以后更换电动阀门和隔爆式高、低压电源开关柜需与智能化控制系统对接，其所需连线除外），即可实现矿井主排水自动监测监控。

城郊矿主排水泵房电气开关综保保护装置改造后，要求乙方（厂家）提供给甲方的矿井主排水自动监测监控系统与开关柜预留接口连接后，能够完全实现主排水泵房系统的智能化控制。

10.设备相关要求（1）系统的设备必须是防爆型设备（包括各类传感器），设备外形为方体、立式结构（具体尺寸以现场测量为准），结合现场实际情况，控制系统应安全实用，安装布置美观大方。

（2）PLC集中控制箱、水泵操控箱必须做到缆线与喇叭嘴一一对应，喇叭嘴直径与进、出缆线的线径相适应。

（3）系统配置的PLC操控箱数量应与现场水泵相匹配，PLC操控箱内电源部分与PLC装置必须安全隔开，防止系统受到干扰。

（4）系统应操作方便，安全可靠。

（5）具备矿水密度参与计算功能。