平煤股份八矿热水泵房自动化控制系统改造及应用

平煤股份八矿热水泵房自动化控制系统改造及应用
【摘要】本文介绍了利用plc将八矿井下热水仓泵房进行自动化改造，实现热水泵房、地面蓄水池、澡堂同步自动化控制，解决了人工调配热水不合理的问题。

【关键词】热水泵房；plc；合理调配
0 概述
八矿热水泵房是集团公司2011年地热水综合利用的节能项目，2012年10月份一期工程正式建成投入使用。

目前每月可使寒武系灰岩水位下降1.5m左右，一年寒武系灰岩水位可下降18m，从而使八矿己组煤带压开采问题得以缓解，确保己组煤开采安全，同时大幅度降低了采面温度，使职工工作环境有了较大的改善。

目前地面可抽储热水160m3/h，热水仓水温为52℃，热水抽至地面水厂蓄水池（水池可储水700m3），水温为50℃，通过蓄水池分别往八矿澡堂温水楼及浴池分别供水，温水楼主要负责职工淋浴用水，职工用水温度为43℃，职工洗浴用水量共为80m3/h，热水仓还有80m3/h热水处于闲置状态，计划在系统改造后合理利用。

1 系统改造背景
目前，热水泵房的2台水泵每天平均需要工作约为8小时，根据地面澡堂职工每班升井洗浴用水量、地面蓄水池储水量及水温、疏水降压需求等需要频繁启动水泵，增大了泵房职工劳动强度，同时热水从井下抽至地面蓄水池水温已降低至不足40℃，还需开锅炉加热，达不到节能的效果。

由于该热水的抽采需要井下热水泵房、地面水厂蓄水池、地面职工澡堂等多地点相互协作，环节较多，一个环节出现问题就会出现井下热水仓蓄满溢流至大巷，疏水降压不及时，造成采面工作环境压力大、温度高，职工工作条件恶略等现象。

泵房的人工操作方式与集团公司一直在推广自动化运行的目的背道而驰，综上所述，必须对系统进行自动化改造。

2 热水泵房设备设施及电控
2.1 设备设施
泵房安装了md420-93×10型煤矿用耐磨多级离心泵2台，1台工作，1台备用，排水管路为φ273×16mm无缝钢管，配有dn250闸阀一套。

1#、2#水泵排水支线管路为φ200×16mm无缝钢管，分别配有一套dn200闸阀和一套dn200逆止阀。

清水管为φ50×5mm无缝钢管，配有3套dn50闸阀，可使用清水，也可使用排水管中的热水。

1#、2#水泵射流管为φ25mm无缝钢管，每趟管路各配备有一套射流阀和一套排气阀。

2.2 电控部分
热水仓泵房电源取自二水平中央变电所5—7#高爆开关，电压等级6kv。

在热水泵房安装有5台高爆开关，3台pjg-6y型，2台bgp49-6型；1台pjg-6y型联络开关；1台kbsg-200/6型变压器；2台qjgz-6型电磁起动器；2台dkbg-2000/6电抗器；5台
kbz-400/1140（660）型馈电开关；2台qbz-80n电磁起动器；1台zxz-4.0综保开关。

1#、3#高爆及1#变压器为低压电源供电，1#、3#高爆为bgp49-6型，一台使用一台备用，1#变压器带5台馈电开关，2台电磁起动器，1台综保开关，5台馈电开关1台为1#、2#闸阀控制箱电源，1台为低总，剩余3台为备用，2台电磁启动器为备用，1台综保开关为热水泵房照明。

4#、6#高爆各带一台qjgz-6型电磁起动器和一台dkbg-2000/6型电抗器，分别满足1#、2#水泵电机启动供电需求，水泵电机功率为每台1800kw。

3 热水泵房自动化改造方案
由于热水泵房不作为主排水系统，是以疏水降压、节能降耗为目的，所以途径地点较多，涉及的范围也较广：热水仓→热水泵房→二水平中央变电所→新副井井筒→地面水厂蓄水池→澡堂温水楼
及浴池→排水调度。

在地面蓄水池安装一套plc从站，plc从站通过蓄水池及温水楼安装的水温、流量、水位传感器采集相关数据通过矿井现有环网传输到热水仓plc主站。

plc主站安装在热水仓泵房配电室内，除收集地面plc从站所传输数据外，还收集热水仓内安装的压力、水位、电流传感器所采集数据，地面从站数据及热水仓数据全部经过plc主站进行分析处理，下达相关指令，对系统进行控制。

同时在泵房安装一套操作台，也可就地控制。

当地面水位传感器采集的水位数据低于设定值时，plc从站首先对采集数据进行分析，然后将信息传输到热水仓plc主站，主站收到从站的判断信号，开始执行起泵程序。

当地面蓄水池蓄满后，水位传感器将监测数据传输给plc从站，plc从站分析判断后向热水仓plc主站同样方式传送停泵信息，plc 主站开始执行停泵程序。

在热水仓泵房安装有4套闸阀控制箱，可就地近控，也可远程控制。

闸阀控制箱为“一拖三”形式，一套闸阀控制箱可控制三套电动闸阀，闸阀控制箱在plc主站接有触点，当需要开启或停止水泵时，主站向闸阀控制箱下达动作程序指令，闸阀控制箱根据指令内容执行开启或关闭阀门命令。

通过矿井环网在地面排水调度安装监控系统，通过该系统可监视负压、水位、水温、电流、电压等参数，同时可以执行手动控制、一键控制等操作。

4 主要改造内容
4.1 热水仓
在热水仓安装一套水位传感器，用以监测水仓水位，在疏水降压总排水管各安装一套电动闸阀及流量传感器，当水仓热水蓄满后，水位传感器采集数据通过plc总站判断后命令闸阀控制箱，自动关闭电动闸阀，避免水仓水满后将多余热水溢流到大巷。

在热水仓门口的4根水管上共安装4套电动阀门，其接点接在热水泵房闸阀控制箱内，用以集中控制。

4.2 热水泵房
在热水泵房安装一套plc总站、四套闸阀控制箱、一套隔爆操作台（液晶汉显）、一套烟雾传感器，抽水小井安装1套水位传感器，每台泵各安装1套正、负压传感器和1套温度传感器。

两台泵的排水管各安装一套电动阀门，两个抽水小井管路之间安装一套电动配水阀门，两个小井与热水仓之间各安装一套配水阀，射流管各安装一套电动球阀和一套电动排气阀，总排水管安装一套电动闸阀。

四套闸阀控制箱为“一拖三”形式，一套闸阀控制箱控制三套电动闸阀，每套闸阀控制箱的接点都接在plc总站，实现由plc集中控制。

三套配水阀门共用一套闸阀控制箱，分别实现小井与小井之间，两个小井与热水仓之间的水量控制。

两套小井排水管电动闸阀与总排水管电动闸阀共用一套闸阀控制箱，实现排水的集中控制。

热水仓4根水管2根经疏水降压孔往泵房小井排水，另外2根经疏水降压孔往二水平泵房排水，该4趟管路各安装一套电动闸阀，包括疏水降压孔管路阀门共5套电动阀门，分别用2套闸阀控制箱控制，当泵房小井水位低时，通过阀门动作，经管路往小井供水，当水位到位后，多余热水通过另外两套阀门动作，经管路排至二水平泵房排出。

射流管电动球阀和电动排气阀不经闸阀控制箱，其触点直接接在plc总站，由plc总站直接下达动作指令。

2台泵的正、负压传感器、温度传感器及水位传感器触点直接接在plc总站，向plc总站提供各种现场采集数据。

4.3 热水泵房配电点
在热水泵房给2台水泵供电的4#、6#高爆开关内安装电流电量变送器，变送器触点接入plc总站，用以检测电流、电压，如出现问题，及时停电。

在启动2台水泵的电抗器内接入plc触点，当需要开、停水泵时，plc总站下达动作指令，电抗器触点闭合或断开，达到停、启泵的目的。

4.4 二水平中央变电所
热水仓plc总站通过光线接入二水平中央变电所环网交换机，通过该环网传输信息到排水调度。

4.5 地面水厂蓄水池
蓄水池各安装一套流量、水位、水温、烟雾传感器，plc从站安装在蓄水池值班室内，各种传感器接入到plc从站内为其采集各种数据，作为plc从站判断及下达指令的基础数据。

在蓄水池值班室安装一套闸阀控制箱，在蓄水池排至澡堂温水楼及浴池的管路上各安装一套电动闸阀，两套闸阀分别接入到闸阀控制箱，闸阀控制箱接入plc从站，从而控制热水的流向及水量。

4.6 澡堂温水楼及浴池
澡堂温水楼及浴池管路各安装一趟电动闸阀，在温水楼安装一套水位传感器，当温水楼水位到达上限或下限时，经plc从站判断处理关闭或开启电动闸阀，地面蓄水池至澡堂温水楼及浴池的排水为自排水。

4.7 排水调度
利用排水调度现有系统重新编制程序，将热水仓各项信息采集数据，直接在屏幕上进行显现，可直观检测到井下热水仓泵房各部运行情况，可远程控制也可实现“一键开泵”。

5 应用效果
系统建成投运以来，运行稳定，实现了远程控制及根据水仓水位及用电高低谷的全自动运行，同时也很好的解决了热水仓排水、地面水厂储水、澡堂用水的不协调问题，避免了澡堂用水需要加热，减少了能耗，经济效益也十分显著。

【参考文献】
[1]国家机械工业局，编.中国机电产品目录[s].2000.
[2]张景松，陈更林.流体力学与流体机械[m].中国矿业大学出版社，2010.
[3]国家安全生产监督管理总局，国家煤炭安全生产监督局.煤炭安全规程[m].煤炭工业出版社，2010.
[责任编辑：杨扬]。