煤矿水泵自动控制系统

煤矿水泵自动控制系统解决方案

一、概述

煤矿水泵自动控制系统是根据煤矿矿井的实际情况,在原来的设施基础上进行自动化改造，以使设备在无人干涉的情况下自动运行和自我诊断的一套系统。通过工业计算机的决策控制，对设备的运行状态、运行过程进行自动检测、自动控制,使设备达到最佳工作状态，从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。系统综合了工业控制技术和现代软件技术，保证了系统的稳定性和可靠性,并可与全煤矿自动化系统进行联网，作为全煤矿自动化系统的一个子系统。

二、系统功能和特点

1、无需人为干预，由工业计算机控制，根据水位自动启、停

水泵,自动实现水泵的轮换工作,做出合理调度；

2、系统具有过载、欠压、泄漏、超温、轴温等保护功能，当

出现以上状况或电机出现故障,系统自动停止该水泵的工

作,同时启用备用水泵；

3、现场控制中心将采集的数据和调度策略传至地面指挥中

心,使地面指挥中心同步显示水泵运行工况，地面指挥中

心可以发出指令给现场控制中心,实现远端指挥;

4、通过摄像机将水泵工况画面传输到现场控制中心和地面

指挥中心，使现场控制中心和地面指挥中心能够直观的看

到水泵现场的具体情况；

5、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；

6、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;

7、可以随时查询、打印实时趋势及任意时间段的历史趋势；

8、人机界面显示的内容丰富、形象、直观，操作简单、易懂;

9、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;

10、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；

11、系统能够进行远距离监控,并可无限扩展；

12、软件对操作权限进行了划分,不同的值班人员具有不同的

操作权限,并能够对值班人员进行考勤。

三、系统组成

整个系统由数据采集与检测、现场监测与控制、远端监控指挥三部分组成。

1、数据采集与检测。数据采集由DCＳ模块完成，模块检测

传感器状态，并将数据通过通讯模块传送至控制计算机。

主要采集的模拟量数据有：水位、主电机电流、水泵轴温、

电机绕组温度、电机轴温、排水管流量、真空度等；数字

量数据有:启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器状

态、真空泵工作状态、电动阀门状态、水泵出水口压力等。

2、现场监测与控制。现场监测与控制部分由控制计算机、管

理控制软件、手动集中操作面板组成。控制计算机和管理

控制软件组成自动监控系统,负责将模块传输来的数据整

理分析，根据控制策略做出决策，并将数据记录存储。手

动集中操作面板与自动监控系统平行实现控制功能,直接

操作启动柜。

3、远端监控指挥。远端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。

系统组成示意图：

井下

光纤交换机

光纤交换机

光纤工业计算机工业计算机工业计算机工业计算机RS-485

I/O 模块

I/O 模块

I/O 模块

打印机

打印机

摄像机

摄像机

摄像机摄像机摄像机

工业计算机

泵组泵组泵组泵组

泵组

四、工作原理

当小井水位上升时,水位传感器将信号传至DCS柜，由模块将信号转变为计算机可识别的数字信号后,送至控制计算机。控制计算机对水位做出判断,超过规定水位,先后发出打开真空泵阀门指令和打开真空泵指令至ＤCS柜,由DCＳ柜操纵水泵启动柜先打开真空泵阀门后打开真空泵。同时真空传感器将真空度通过ＤCS柜传至计算机，计算机判断真空度达到一定程度后,顺序发出关闭真空泵阀门、关闭真空泵、启动主电机指令，DCS柜收到上述指令后操纵启动柜完成相应动作。类似的,压力传感器或转速互感器将数据经DCS柜传到控制计算机,计算机根据预设条件打开排水电动阀门。以上流程完成一台水泵的启动过程。同时控制计算机不停的检测水位信号，如果水位上升较快或水位达到另一规定的数值时，启动另一台水泵，直到水位符合预设的要求。在启用水泵时选择空闲时间最长的一组，实现水泵的合理调度。

在泵的运转过程中，电流互感器、温度传感器等设备将数据经ＤＣS柜转换传至控制计算机，从而对水泵的运行工况进行监控。如果发现水泵运转异常(水泵轴承、电机轴承、定子温度超过设定温度、管路出现漏水、过载等等),控制计算机发出一系列指令经DCS柜停止水泵运转，同时启动备用水泵。在此过程中,计算机通过流量计、电流互感器等设备将流量、电流、扬程等数据发出,计算机记录下这些数据，供以后查询，并计算有效功率。

当小井水位降低到规定位置时,水位传感器将数据传至ＤＣS 柜,DCS柜转换数据后传至控制计算机，控制计算机收到数据后做出判断。控制计算机首先发出水泵出口的电动阀门的指令,同时检测流量,当流量接近为零时,控制计算机再发出关闭主电机的指令从而关闭主电机，完成关闭过程。

上述由控制计算机采集到的数据,通过光纤传至远端地面控制计算机上，远端计算机同步显示水泵的运行工况。需要远端控制中心控制时，远端计算机将指令通过光纤发送到现场计算机，由现场计算机控制相应的设备完成预定动作。因此现场计算机比远端计算机有更高的控制权。设备发生故障时可以在现场控制中心的控制面板上直接手动操纵水泵的启停。

工作流程示意图：