无人值守水泵的电气控制系统

摘要:矿井排水系统承担着排出井下涌水的重要任务，是保证矿井安全生产的关键环节。排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。传统的矿井排水方式普遍使用人工手动控制，存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。为了改变传统控制方式的缺点，结合煤矿行业中对于井下排水系统的实际需求，从企业的实际情况出发，提高水泵有效利用率，减少看护人员、延长水泵电机使用寿命，减少事故停机时间，提高排水能力。建成无人值守和可以远程监控控制的排水系统，适应当代主流电器控制的潮流趋势。

关键词：水泵无人值守监测控制

1.无人值守水泵的电气控制系统

1.1无人值守水泵设备的控制要求

1.1.1水泵必须能够保证连续工作。当运转中的水泵发生故障时，另一台水泵能迅速启动。特别是涌水量较大使水仓水位上升到危险水位时，能使多台水泵及时启动投入运行。

1.1.2水泵控制系统应能根据水仓水位的高、低，自动按水泵的操作程序开、停水泵。开、停水泵的每个环节应按照程序自动完成。

1.1.3为了避免水泵拖动电动机和电控长期停用而受潮，并使各台水泵磨损均衡，在正常水位时，各台水泵应能自动轮换工作，以保证各台水泵都能得到正常维修。在危险水位时，应能使得必要数目的水泵自动投入运行。

1.1.4为了使矿井用电负荷均匀，在正常情况下，可根据水仓水位变化，按照移峰填谷的供电原则，确定各台水泵的工作时间。

1.1.5如果某台水泵在启动或运转的过程中发生故障，应使该泵立即停止，停车进行检修，并自动启动下一台水泵。在故障未清除之前，故障泵电路闭锁，退出正常工作。

1.1.6应具有尽可能完善的保护措施，保证设备安全运转，一旦发生故障，应立即停车并发出声光报警信号，避免事故进一步扩大。[1]

2.无人值守水泵排水的工作原理

随着PLC技术的成熟，运行非常可靠稳定。本文中特采用PLC电器控制方式。

自动运行状态时，控制器首先要检测所有的阀门是否关闭状态，如果阀门不处于关闭状态，PLC就会发出指令将阀门关闭，使装置处于初始状态。

液位传感器将水仓中的水位信息传送至控制PLC的模拟量输入模块，PLC检测到的水位信息后与预先设置的开启水位进行比较，当达到开启一台水泵的水位时就发出开泵指令。

开泵指令首先要开启真空泵对水泵的吸水管及叶轮腔体进行抽真空，只有当叶轮腔达到一定的真空度并将水仓中的水吸入腔体，使叶轮完全浸入水中水泵才能自动开启。负压传感器可以对真空度进行检测，并将检测的信息传入PLC的模拟量输入模块，PLC检测到真空度达到预先设定的值后就会发出指令，通过真空磁力启动器开启排水泵。

排水泵启动后水泵出口的压力会上升，设置在水泵出口处的压力传感器会将压力通过控制器的模拟量输入模块传送至PLC。当PLC检测到排水泵出水口的压力达到一定值后，就会发出指令开启水泵出水口上方的排水电动阀。排水电动阀开到位后会将到位信息返回PLC进行动作确认。至此，整个开泵的过程就结束。

当排水泵运行一段时间后，水仓中的水位就会下降，当液位传感器检测到水位下降到停泵水位时，PLC就会发出停泵指令。停泵的程序与开泵相反，首先要关闭出水口的电动阀，这可以避免突然停泵后，主排水管理反冲，造成水锤现象。

3.水位保护原理

该设计中无人值守系统以水仓水位作为水泵停启条件。为了保证水位检测的可靠性和准确性，特采用了两套水位传感器，一用一备。

4.远程监测监控原理

该套系统中，由两套一用一备用的液位传感器感应水位变化的快慢，结合运行中的水泵台数和两趟排水管路出口的流量计读数判断矿井涌水量是否达到透水量级。PLC模拟量输入模块接受检测信息，通过矿用系统通讯总线将信息传递到矿井调度中心的总检测控制平台，作出预警。

结后语

目前很多矿井的水泵房都为有人值守控制检测、手动开泵的方式，涉及到开启闸阀，灌引水，开启电机等诸多步骤，是一个繁琐的过程，而排水系统中的真空表、压力表等通过人为监测读数难免有谬误，日常检修人员只能依靠简单的电量参数和日常经验来判别水泵的故障所在，无法做到如系统般做出全面了解，使得井下排水设备系

统故障无法做到早排除早处理。该系统可以使泵的本身使用状况达到良好并有效的延长水泵使用寿命，做到更经济运行。

参考文献：

[1]张建国.梁丁南.矿山固定电气设备电气控制.中国矿业大学出版社，2007

[2]昌佳自动化.井下泵房无人值守及远程监控系统.

排水系统附图：