290m泵房无人值守系统技术方案

-290m泵房无人值守系统技术方案

兖矿集团北宿煤矿聂刚何森郑州李菊

摘要本文介绍了井下-290m泵房无人值守系统的特点、功能及运行的适应性，同时简单说明了系统的组成，该技术方案很有代表性值得借鉴推广应用。

关键词泵房值守系统技术方案

－290m泵房共有3台型号为M DM280-43×3的水泵，扬程为129m，流量为280m3/h，水泵转速为1480r/m；配套电机型号为YBK2315L1-4功率为160kW，供电电压为660V，转速：1480r/m；电流：166A。

1改造方案

（1）在每台水泵出水管路上增加1个电动闸阀执行机构与电动闸阀用电动机（矿用隔爆型）。

（2）原有的射流抽真空机构保留，分别加入2个电磁阀（气用、水用）。增加1个水压传感器，1个负压传感器。

（3）每台水泵增加2个温度传感器和1个震动传感器检测轴温和震动情况。

（4）在主出水管路上增加2台流量传感器用于检测水流量。

（5）在水仓设置2台非接触式水位传感器，检测水仓水位。

（6）增加一套西门子S7-300PLC作为整个系统的核心实现输入输出功能，增加一触摸屏实现就地参数设置和状态监测、现场手动开停等相应功能。

（7）增加一台工控机，在地面实现水泵运行的监测和控制。

2系统组成

控制系统以PLC＋触摸屏＋地面工控机为控制中心，通讯方式采用井下PLC＋以太网通讯模块＋NET软件直接上传地面控制室。

2.1PLC柜

数据采集的各种信号统一接入PLC控制柜，PLC配置模拟量采集模块、开关量采集模块、以太网通讯模块，将数据传送至地面控制计算机。主要采集的模拟量数据有：水位、主电机电流、排水管流量等；数字量数据有：水泵工作状态、电动阀门状态、水泵出水口压力等。

选用西门子的S7-300PLC作为整个控制与显示的核心设备，使整个系统运行更稳定、更可靠。用于水位、流量、压力、轴温等各参数的显示。内置的CPU模块、电源模块、M M C卡等主要用于驱动触摸屏的显示。通过触摸屏可以控制水泵的开启、停止等操作；并能够查询相关参数的历史记录。

（1）CPU315-2DP，128KB RAM，需要M M C最大8M B，输入电源24VDC，内置M PI、Profibus主/从接口各1个，最大可扩展3个机架，每机架模块数量最多8个。

（2）选用西门子10"液晶显示触摸屏，可通过手指轻触达到控制、操作、选择等功能。

2.2馈电开关（1）具有电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等参数采集功能。

（2）具有通讯传输功能，将采集的各个参数通过RS485接口传输至PLC。

2．3地面监控主机

地面监控指挥部分由计算机、管理软件、网络传输部分组成，通过计算机网络，同步显示现场工况。远端监控具有开放的接口，可以扩展功能或接入其他系统。

2.4水位传感器

水位传感器采用非接触式超声波液位传感器和投入式传感器。具有水位标尺，传感器采用一用一备的运行方式，确保系统正常运行。

3主要信号采集元器件组成

表1元器件组成表

4系统功能及特点

4.1系统功能

（1）具有自动与手动两种工作方式，自动运行方式为正常运行方式，由地面集控室根据泵房信息提示（报警），在工控机上实现水泵开停；手动为检查维修方式，泵房检修人员在现场检查维护时，在泵房内手动开停水泵。

（2）具有流量、水位、水压、真空度、泵房温度；水泵电机的电压、电流、功率、电量、轴温；电动阀门运行状态、电磁阀状态等监测功能、烟雾报警功能。

（3）具有自检功能。当系统中传感器与PLC通讯出现故障时，报警并记录故障时间，故障设备，以供查询及打印。

（4）具有实时存储功能。存储功能包括：①水位、温度等主要测点模拟量的实时监测值；②模拟量统计值（最大值、平均值、最小值）；③报警及解除报警时间及状态；④设备开/停时间及状态；⑤设备故障/恢复正常工作时间及状态等。

（5）具有列表显示功能。模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、监测值、最大值、最小值、平均值、传感器故障。开关量显示内容包括地点、名称、状态、工作时间、开停次数、传感器状态。

序号名称型号数量单位生产厂家

1流量传感器GLY12台楠江集团

2水位传感器KGU5b2台三恒

3压力传感器GPD2003台楠江集团

4负压传感器GPD80G3台淮北安全仪器厂

5温度传感器GWD408台楠江集团

6烟雾传感器GQL0.1(A)2台焦作科诚

7阀门电动装置YBDF2-321-43台南阳微特

8电磁阀DF4/7.56台枣庄远大

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（上接第104页）

可见，在正常运转时制动器内不充液，泵轮被驱动电动机带动的减速器高速轴带动而运转，需要制动时将液体输入，根据所充入液体量的多少来调节其制动力矩的大小，实现可控软制动功能。

液力制动联轴器的制动力矩与制动联轴器叶轮转速的平方成正比，由于制动力矩在制动过程中可调，因此非常适用于煤矿机械运输设备尤其是大功率，大运量的下运胶带输送机。又由于液力制动联轴器处于禁止不动的透平轮对泵轮带动的高速液流产生巨大的阻力矩，随着液体流动速度的下降，透平轮对液流的阻力矩也逐渐下降，对泵轮的阻力也逐渐下降，当透平轮对液流形成的阻力矩不足以克服下运机械运输机自转时泵轮对液流产生的正力矩时，制动功能就消失了，因此不可能把下运胶带输送机制动到零速，当泵轮速度低于400r/min

时，必须安装其他类型的制动装置与之配合，以满足定车要求。通常采用的液体为油，但是由于在很短的制动时间内需要把机械运输机的全部动能消耗掉，因此油温势必急剧上升，所以油路必须采用循环系统以利散热。它具有制动力矩大，可以调节的优点，冲击小，振动小，能够较好的实现由高速到低速的软制动功能。

液力联轴器在煤矿机械运输设备软启动和软制动中的运用，给软启动和软制动增加了一种方式，较好的保护了电器设备和机械设备。如何能够更好的利用液力联轴器的原理和功能在机械运输设备软启动和软制动中发挥更大的作用，还有待于我们进一步的探讨和研究。

（收稿日期：2009-9-12）

（6）具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在显示屏上，同时显示不小于3个模拟量，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量值。在同一屏上显示不小于3个模拟量是为了分析重要监测物理量的变化规律。

（7）具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反映

安全生产状况。显示内容包括工艺流程模拟图、

相应设备开停状态、相应模拟量数值等。

（8）具有系统设备布置图显示功能，以便及时了解系统配置、运行状况、便于管理与维修。显示内容包括传感器、执行机

构、电缆等设备的设备名称、位置和运行状态等。（9）具有报表、曲线、柱状图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能（定时打印功能可选），以便于报表分析。

（10）具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用。

（11）具有网络通信功能，便于矿领导及上级主管部门对监控信息的利用。

（12）系统调出整幅实时数据画面的响应时间小于5s 。4.2系统特点

每台水泵的保护、阀门控制、电参数等模拟量与开关量参

数均接入PLC 的采集模块。使系统布线简单、运行可靠、独立

性强、一台水泵发生故障，其他系统照常运行。

PLC 柜内设置有温度超限自动保护，确保系统的稳定与可靠。

本系统保留了设备原先手动控制方式，手动控制具有优先控制权，保证了即使系统出现故障，也可以在手动控制下实现水泵的正常工作。

系统的实时性好，对各设备的运行工况能够实时监测、实时控制。

可以随时查询、打印实时趋势及任意时间段的历史趋势。人机界面显示的内容丰富、形象、直观，操作简单、易懂。软件中嵌入了大量的控制策略，可以根据实际情况做出不同的决策，大大提高了系统的自动化程度和智能程度。

根据不同时期的具体情况，可以对软件的运行参数进行调整，以适应复杂的情况，提高了系统的适应性。

各种测量元件、执行元件、控制元件均选择国内外知名品牌，性能可靠，使用效果良好。

（收稿日期：2009-6-28）

Practices and Analysis on Hydraulic Couplings Used at Mechanical

Transportation Equipment Soft Start-Up and Soft Stop

Zhao Yonggang,mae,born in ．assistant engineer,Jihuagong Coal M ine of Tong M ei Group

Abstract:Along with the development of coal industry,mechanized level has being on constant rise and large-transportation capacity mechanical transportation equipment has been on continuous emergence.The effectiveness of soft start-up and soft stop has a direct influence over the lifetime of the equipment,which shall play very important role in protecting electric equipment and rotational machines.This paper mainly describes the hydraulic

Keywords:hydraulic couplings mechanical transportation equipment soft start-up and soft stop

Unmanned Operation System Technical Proposals for Pump House at

Underground 290metters Of Bei Su Coal Mine

Nie Gang,He Sen,

Bei Su Coal M ine

Li Ju,Zheng Zhou

Abstract:This paper describes the characteristics,function and performance adaptability of the pump house 290meters underground,as well the composition of the system,manifesting typical reference and promotion roles.

Keywords:pump house operation system technical proposal 106··