五阳煤矿73采区泵房无人值守自动排水系统的实践和应用

五阳煤矿73采区泵房无人值守自动排水系统的实践和应用

本文主要讲述了无人值守排水系统在煤矿井下采区泵房的应用，通过使用泄压排气阀、高低水位传感器、缺水超温传感器、电磁阀、继电器等低成本设备和元器件来实现采区泵房的无人值守控制。

标签：采区泵房；无人值守；自动排水

1 背景介绍

随着科技的不断进步，煤矿装备自动化和智能化程度的越来越高，未来矿井装备系统“无人化”的应用是煤矿发展的必然趋势。排水泵房作为煤矿安全生产的主要环节，担负着矿井生产废水及井下自然水的排放任务。经调查，目前国内不少矿井的中央泵房均实现了无人值守。

与中央泵房相比，采区泵房担负着生产采区的排水任务。煤矿井下采区泵房分布众多，而且采区泵房不是永久性泵房，随着采区的开采完毕，泵房也会随之回撤或封闭，所以，从长远考虑，对采区泵房进行无人值守改造，需要投入大量资金，但是采区泵房使用时间短，投入与回报不成正比，会造成设备和资金浪费。

因此，如果能利用一些低成本设备和元器件，根据采区泵房设备配置，研制一套简易式的自动排水系统，实现采区泵房的无人值守，这是一个值得深入研究的方向。

2 采区泵房概况

五阳煤矿73采区泵房为下山开采泵房，担负73采区主要排水任务，泵房安装有两台D155-30×5型离心式水泵，1用1备。泵房为双回路供电，两个回路各带一台水泵。

3 自制无人值守自动排水系统实施方案

3.1 总体思路

研制一套无人值守排水系统，通过泄压排气阀上的传感器以及缺水超温保護传感器、高水位传感器、低水位传感器的信号自动实现水泵的灌泵和起停泵操作，可以实现离心泵的自动控制排水，而且在离心泵发生故障时能够及时停泵以及发出报警信号，最终实现无人值守、减人提效。

3.2 系统设备组成

无人值守自动排水系统设备包括在用和备用离心泵、控制电路、高低水位传感器、缺水超温传感器、灌泵电磁阀、泄压排气阀（含灌泵排气高位传感器和低

位传感器）。其中，高低水位传感器分别安装在水仓内的高低水位处；缺水超温传感器设置在离心泵的泵体排气孔处，用于监测离心泵的缺水超温信号；灌泵电磁阀设置在离心泵的出水管上，其两端与出水管上的止回阀的两端分别连通；离心泵的进水管上分别设置有泄压排气阀。

高水位传感器的输出信号用于作为常用离心泵和备用离心泵的灌泵电磁阀启动信号，低水位传感器的输出信号用于作为常用离心泵和备用离心泵的自动停泵信号；缺水超温保护传感器的输出信号分别用于作为常用离心泵和备用离心泵的自动停泵信号。在用离心泵灌泵排气阀的灌泵排气低位传感器的输出信号用于作为常用离心泵的启泵信号，灌泵排气高位传感器的输出信号用于作为报警信号和备用离心泵的灌泵电磁阀启动信号。

3.3 系统控制电路

系统通过继电器实现离心泵的自动启停，其控制电路包括常用离心泵和备用离心泵的高水位继电器、低水位继电器、缺水超温继电器、灌泵排气低位继电器、灌泵排气高位继电器、接触器。

其中，高水位传感器和低水位传感器的信号输出分别用于触发高水位继电器和低水位继电器，缺水超温传感器的输出信号分别用于触发缺水超温继电器，灌泵排气低位传感器、灌泵排气高位传感器分别用于触发第一灌泵排气低位继电器和灌泵排气高位继电器。

4 自动排水系统工作原理

当水仓水位到达高位时，高水位传感器触发高水位继电器吸合，灌泵电磁阀得电动作，开始灌泵，泵体内气体通过泄压排气阀排出，水泵灌满后，缺水超温传感器触发缺水超温继电器触点吸合，为启动自保创造条件，当水位到达泄压排气阀上的灌泵排气低位传感器所在位置时，灌泵排气低位传感器触发灌泵排气低位继电器吸合，常用泵开始抽水，泄压排气阀自动关闭，其上方排气管内多余的水从泄水口流出，则灌泵排气低位继电器断电，断开启动按钮信号，但此时该启动按钮信号已被自保，常用水泵正常运行，泄压排气阀状态翻转，为下次启泵做准备；当水仓水位抽到低水位监测时，低水位传感器触发低水位继电器断开，停止抽水。

排水过程中，水泵发生吸空或超温故障不能正常抽水时，缺水超温传感器触发缺水超温继电器保护动作，继电器断开，水泵停止运转，防止水泵被烧坏。当常用水泵存在故障不能正常启泵，灌泵使得水位到达泄压排气阀上的灌泵排气高位传感器所在位置时，灌泵排气高位传感器触发灌泵排气高位继电器吸合，备用灌泵回路中的电磁阀动作，开始灌泵，抽水原理同常用回路。当备用回路故障不能正常启动时，备用泵的排气灌泵高位传感器检测输出报警或上传故障信号，提醒和通知工作人员进行检查处理。如需手动操作时，先打开止回阀两端的截止阀，通过启动按钮和停止按钮即可以实现水泵的启停。

5 应用情况分析

该自动排水系统已在五阳煤矿73采区泵房成功应用，目前系统运行稳定，泵房无需专人看护，只需每班安排检修人员巡查一次即可，减少了水泵看护人员4人。同时极大的降低了劳动强度，而且避免了因人工看护不到位造成的烧坏水泵、淹泵房等事故发生。真正意义上实现了“无人值守、有人巡查”。

该自动排水系统正逐步在五阳煤矿其他采区泵房推广应用，可为矿井节约大量人力成本，且具有很大的推广价值，可推广至各排水领域。

任保将（1983- ），男，山西孝义人，工程师，从事煤矿机电管理工作。