益新煤矿四水平泵房无人值守改造

益新煤矿四水平泵房无人值守改造

龙煤集团鹤岗矿业有限公司益新煤矿四水平井下中央泵房长：52米，宽：6米。现场主要设有6台MD520-76×11的水泵，额定电压6kV，额定电流205A，额定功率1800kW，采用PLC控制高压软启动而控制水泵的启停。水泵启停控制操作台在水泵房右侧靠近四水平中央变电所处，距离1号泵抽真空阀门的水平距离大约是10米，距离2号泵抽真空阀门的水平距离大约是17米，距离3号泵抽真空阀门的水平距离大约是24米，距离4号泵抽真空阀门的水平距离大约是31米，距离5号泵抽真空阀门的水平距离大约是38米，距离6号泵抽真空阀门的水平距离大约是45米。由于现场噪音大，光线暗，操作台距离水泵各种闸阀远，障碍物遮挡，需要配每班两名操作工。

标签：水泵；无人值守；改造

一、改进前水泵启停步骤

改进前，需要一名水泵司机打开四水平泵房四根主排水管路所需的总阀门和水泵与主排水管路的连接阀门，然后在水泵旁边监看真空表和压力表，待到真空表和压力表达到规定数值时，以晃矿灯的形式向操作室发出信号。事先守在操作台旁边的另一名水泵司机看到矿灯信号，立即按下水泵启动按钮启动水泵。停泵时先关闭闸阀，待到真空表和压力表达到规定数值，还是以晃矿灯的方式发出停车信号，守在操作室的司机看到信号后按停止按钮停车。

二、水泵无人值守装置概述

水泵无人值守装置是由操作台、隔爆控制箱、就地控制箱、传感器等组成。实现水泵房的“无人值守本设计方案是根据益新煤矿四水平泵房控制而设计。本系统投入后，可使四水平泵房系统更加安全可靠，提高排水能力，降低事故率，减少故障处理时间，提高矿井效益。能够最大限度地减少因电控系统故障而造成的事故，提高供电、排水系统的可靠性，节约设备维修费用，延长设备使用寿命。为达到主排水系统安全可靠运行，系统实现自动化控制是很有必要的。同时，根据现在的技术水平，配备先进的检测、监控系统，完成水泵的自动开停和工况检测，实现主排水系统自动化控制，系统特点。

1、采用PLC可编程控制器为核心PLC是工业生产中最常见的控制器，其可靠的性能已经被认可，本系统对于PLC的应用非常灵活选用SIEMENS PLC，安全可靠性提高一个数量级该系统不会因PLC故障而无法排水大大提高了我矿日常生产的可靠性，和应急预案提出的前瞻性。

2、外围设备性能可靠经过实践和摸索传感器选用有煤安许可知名品牌可靠稳定的产品。电磁阀因采用线圈牵引动作方式存在电压适应性差、密闭性能不好、压力过高打开受阻等缺点，给排真空带来了不少的问题后更改为24V供电的电动球阀。

3、组网功能强大本系统PLC控制器提供TCP/IP 的RJ45接口可挂接在中央变电所的网络交换机上，通过交换机与全矿综合自动化系统连接，并通过点表直接同上位机进行通讯完成远程控制功能以实现“无人值守”。

4、液晶显示屏人机界面（HMI）直观。

便的人机界面服务已经集成在PLC 操作系统内。因此人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC界面（HMI）从PLC中要求数据，PLC按用户指定的刷新速度传送这些数据。PLC操作系统自动地处理数据的传送。

5、诊断功能。

CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件，例如：超时，模块更换，等等。

6、口令保护。

多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改，对于操作口令加密分级保护不同的用户有不同的权限。

7、远程和现场都编程。

用户在地面调度室和井下现场都可通过笔记本对程序或参数进行修改PLC 具有多种不同的通讯接口多种通讯处理器用来连接MPI接口、PROFIBUS 和工业以太网总线系统，通讯处理器用来连接点到点的通讯系统；多点接口（MPI 和PROFIBUS）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

软件特点

1、无人值守减员增效。

将本机工作方式转为“地面控制”或“自动控制”时，各水泵由地面主机或PLC 根据自身程序以安全为第一的标准进行控制，最终达到无人值守。

2、削峰填谷降低成本。

地面计算机根据每天矿井的用电负荷情况，确定用电高峰、低谷时间，并将参数传给本机，使水泵运行在最经济的时间。

3、曲线式水位自动控制。

水位监测一直是矿井排水参数中最重要的参数之一，往常把水仓水位分为五

档低水位、正常水位、高水位、上限水位、危险水位，通过水位传感器的监测反馈判断水位所处于哪个档，然后执行相应的控制动作。

4、涌水量增大早预警。

根据水仓加装的水位传感器实时监测水仓水位，以时间、容积、水位相结合的方式测算出单位时间的涌水量，达到突发事故早发现、早预警、早排水的目的。

5、设有涌水量监测。

通过模拟量水位传感器监测单位时间内的上涨速度，测算出矿井的涌水量并结合水位高度确定泵控制动作，可提前了解事故情况为紧急事故提前预知提前进入紧急排水状态。

6、一键起停操作简单。

在井下操作台和地面调度室可以实现一键起停功能，系统将按设备顺序自动启动自动监测各个设备数值最后达到自动排水。大大降低了操作难度减小了误操作的发生概率。

7、故障直观易于维护。

在现场触摸屏上可汉字显示各故障信息并报警，在地面控制站上可显示现场单元当前的报警信息以及保存的报警记录当运行的水泵出现轴承超温、高压开关故障、流量不够、正压过低、电流不正常时自动停止运行，并能确切的显示故障位置和类型且有声光报警。

三、改进后水泵启停步骤

1、自动控制功能。

本着水位优先的原则实现各个水泵的自动控制，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、手动一键控制功能。

根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式。此方式下操作人员在操作台上人工手动控制。可对单个设备进行启、停操作但此时操作闭锁关系投入仍然对设备设有保护功能。同时具备一键控制功能即操作人员按住水泵启动按钮保持5秒，水泵控制系統按照预设流程排真空、启动水泵、打开阀门、关闭排真空设备、关闭阀门、停止水泵等自动控制简化操作流程。