煤矿泵房自动化排水系统设计方案

XXX煤矿泵房自动化排水系统设计方案

兰陵阀门控制

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序言

安全、优质、节能、高产、减少岗位人员、提高劳动效率最终达到降低成本，增强企业市场竞争能力，企业要生存、要发展，必须走安全、高效、高产实现矿井自动化之路，通过提高自动化控制水平，实现健全、全矿井的自动化、信息化网络化建设，提高管理管理水平，做到安全生产，减员增效，提高生产率。而井下自动化排水系统是井下自动化系统的重要组成部分。

全矿井中央水泵控制系统主要由两部分组成：井上监视、控制部分和井下中央水泵房排水控制部分。

1、井上监视、控制部分

采用上位机控制，用于实现全矿井水泵控制系统的地面监控与井下的数据传输、并配有功能强大的软件操作系统，用于实现全矿井的排水控制与监控，通过矿井网络系统将信息传送到全矿井综合自动化平台，全矿井综合自动化平台对有关信息进行分析后在WEB网页上发布，实现信息的共享。该系统软件功能强大，界面直观，操作简便，功能齐全，形象逼真的动态画面和全中文显示，还具有实时报警监视、数据采集、处理、显示及打印功能，安全确认机制和历史数据记录功能。

在工控机通过局域网与工控机连接的计算机都可浏览各水泵的运行状态及其信息。计算机和系统软件留有足够的冗余和以太网、OPC接口，可以方便地进行扩展，为实现全矿井综合自动化奠定基础。各监控系统实时采集生产工况参数，可以采用图形、报表的形式显示系统的实时工况。

该系统优化了生产计划，在服务器中建立了综合历史数据库，定时将水泵控制站的运行时间、水仓水位、流量等数据存入数据库中，便于统一管理，更好的利用峰谷电差价降低生产成本，设定不同的使用权限，各司其职。

2、中央水泵房控制部分

中央水泵房控制部分由PLC可编程控制箱、水泵综合控制箱和各种传感器组成，具有以下功能。

自动启泵过程：综合控制箱与PLC结合可实现水位自动监控，系统可根据水位的高低准确地发出开、停泵指令。当水位达到高位时，立即起动；当水位继续上升至高位极限水位时，系统根据诊断结果，起动备用水泵，以最大的排水能力来排除矿井涌水。不论起动几台水泵，当水位按要求逐渐下降过程中，系统会逐渐减少运行水泵的数量。

当以太网或PLC编程箱发生故障时，水泵综合控制箱也能独立自动控制单台水泵运行。

3、基本控制功能

系统功能应有数据自动采集、泵阀自动控制、系统自动控制、动态显示及故障记录报警

几个部分组成。

3.1 数据自动采集和检测

数据自动采集和检测应分为两类：模拟量数据和数字量数据，通过PLC的模拟量、数字量模块进行读取，保证数据的准确性及响应时间。刷新周期不大于1S。

模拟量检测的数据主要有：电机工作电压、电机工作电流、水仓水位、出水管流量、水泵温度、每台泵出口压力和水泵吸水管真空度。

数字量检测的数据主要有：水泵的工作状态（工作、备用或者检修状态）、水泵的起、停状态、电动闸阀的工作状态和启闭位置、射流泵总成专用阀的工作状态和液位开关的状态。

数据自动采集系统将水位变化信号进行转换处理、实时检测、从而判断矿井的涌水量，根据不同的水位状态来控制排水泵的启停。

电机温度、流量计等传感器与变送器，主要用于检测水泵、电机的运行状况，超限、报警，以避免水泵和电机的损坏。

PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为数据处理的条件和依据，控制水泵的启停。

3.2 泵阀控制

整个系统要求达到设计的预期目的，阀门的控制是关键，系统的主控部件采用电动闸阀和射流泵总成。所有阀门可以通过PLC控制箱、水泵综合自动控制箱进行开关控制。

水泵系统采用射流泵抽真空上水方式起动，启泵时将自动打开射流泵入水管路阀门，同时打开射流泵真空管路阀门，使泵体造成必要的真空度，系统接收到负压传感器的信号后，同时关闭射流泵真空管路及射流泵入水管路阀门，阀门关闭后将自动起动水泵电机，当水泵出水口达到设定的压力值，系统接收到正压传感器的信号后打开出水管路电动闸阀进行排水。

若电动闸阀打开后一定时间水泵压力未达到设定值，系统应会自动停止水泵运行并关闭电动闸阀同时报警。

当水仓水位达到低位时将先自动关闭排水管路电动闸阀，电动闸阀关闭到到位后，停止水泵电机。

3.3 自动控制

在水泵综合自动控制箱处于远程自动控制状态时通过自动检测水仓水位及相关参数，依据水位的动态情况启停水泵，依据涌水量和排水量增减水泵的数量。合理调度、水泵轮换工作、远程监控、故障报警、水情预警，可实现节能降耗、减人提效的目的。

在自动运行状态下，依据水泵使用台数和水位变化情况可判断矿井涌水情况，根据涌水量和容水量的相对关系，自动启、停水泵以及自动判断启、停台数；系统能依据涌水量和容水量

避峰填谷、节能运行；系统能根据轮换工作原则，自动实现水泵的轮换运行，避免单台水泵长期运行导致故障。

3.4 动态显示与画面监控

系统通过图形动态显示水泵、电机、电动闸阀、射流泵总成的运行状态，采用改变图形颜色或闪烁功能进行事故报警。直观显示电动阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空状况和压力值。用趋势图或数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和地段、超低段、高端、超高段水位分段报警。采用趋势图或数字形式直观的显示各趟管路压力、水泵轴温、电机温度等进行动态显示。超限报警并自动记录故障类型、时间等历史数据，并建立报警显示页面，提醒工作人员及时检测、避免水泵和电机的损坏。

上位计算机监控系统还可通过操作员发送指令控制系统的运行，输入运行数据，修改控制参数，实现操作人员的控制指令，依据权限位置不同，对响应权限的设备进行控制。操作人员能够对排水设备进行实时检测、监视和必要的控制。

3.5通讯接口

PLC系统应预留有RS485通信模块，便于和智能供电设备或现场级其它智能设备建立连接，达到数据读取功能。

系统以太网通讯接口与地面上位机之间实现通讯。

整个网络采用工业自动化领域开放式的以太网标准技术。设备可从现场级一直连接到管理级。实现系统围的通讯，并支持工厂围的工程与组态，直到现场级均支持IT 标准。提高产品的易用性及系统的可维护性。采用实时以太网，通道数据响应小于150毫秒。

3.6控制方式

控制系统要求具有地面远程自动、地面远程手动、井下自动、井下手动等几种工作方式。

远程自动：自动控制下，控制室控制所有设备，并显示各水泵及闸阀工作状况和各种故障显示，PLC采集各种信号。集中控制室按照工艺流程及PLC联锁程序顺序控制水泵及闸阀的开启。根据吸水井的水位及其他因素，合理调度自动开停水泵及其阀门，在正常水位时，各台水泵根据设定轮换工作，最大涌水及突出涌水时，自动投入必要数量的水泵运行。

当水泵出现故障时，能够及时报警，并能够自动开启备用水泵。

根据水泵使用台数和水位变化的情况可判断矿井涌水情况，从而确定水泵增加台数。

远程手动：操作工人根据水仓显示水位，人工手动开停水泵及确定开泵台数，电机及其阀门的开、停由PLC自动执行，即PLC完成单台水泵抽真空、启泵、开电动阀等自动控制，并完成运行停止。

井下自动：操作工人根据水仓显示水位，通过水泵综合自动控制箱对单台水泵进行自动