高大平

摘要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對于煤礦企業(yè)或礦井應用企業(yè)，一種基于PLC技術的全自動控制礦井排水系統(tǒng)得到了廣泛應用。文章從礦井排水的主要特點、全自動控制礦井排水系統(tǒng)的組成及控制原理、全自動控制礦井排水系統(tǒng)應用原則以及全自動控制礦井排水系統(tǒng)功能應用注意事項等方面進行闡述，希望給該系統(tǒng)的應用帶來幫助。

關鍵詞：礦井排水系統(tǒng)；PLC技術；全自動控制；排水設備；煤礦企業(yè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD534 文章編號：1009-2374（2015）09-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0786

礦井下的水主要來自于大氣降水、地表水、斷層水、老空積水以及涌入礦井的一些廢水。礦井排水系統(tǒng)是指在礦井內敷設排水溝或排水管道，通過排水設施把礦井水匯集流入水倉，再通過排水設備將水排到地面或者指定排水地點的作業(yè)，良好而又可靠的礦井排水系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的重要保障。隨著自動化水平的不斷提高，基于PLC技術的全自動控制礦井排水系統(tǒng)在提高安全運行的可靠性，提升設備自動化程度方面發(fā)揮了巨大作用，研究和應用好該技術對于保障礦井排水系統(tǒng)安全以及煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 礦井排水的主要特點

礦井下水受其流動性的影響，在流動過程中溶解了許多礦物質、煤屑以及流砂等雜質。因此，礦井含有較多的雜質，特別是懸浮狀態(tài)的顆粒容易磨損水泵零件。此外，礦井水中還含有游離酸，酸性強度較大，對水泵及管路的腐蝕有一定的影響。礦井排水系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的必備環(huán)節(jié)之一，除具備正常生產(chǎn)外，還必須滿足洪澇災害的防治和應急功能。礦井排水可以分為常規(guī)礦井系統(tǒng)以及抗災排水系統(tǒng)，其中常規(guī)排水是指在礦井排水量規(guī)定的范圍內能夠按照規(guī)定時間進行排水的系統(tǒng)，抗災排水是一種超出預定在緊急時間內完成排水的一種排水系統(tǒng)。針對以上特點，通過科學合理配置減少礦井水對排水設備的腐蝕和危害，通過應急預警系統(tǒng)滿足抗災排水的需求，建立一種全自動化控制系統(tǒng)對于礦井排水十分重要。

2 全自動控制礦井排水系統(tǒng)的組成及控制原理

2.1 系統(tǒng)組成

基于PLC技術的全自動控制礦井排水系統(tǒng)是利用PLC系統(tǒng)內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶指令的可編程邏輯控制器，進而通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制礦井排水系統(tǒng)的各個設備，從而實現(xiàn)對礦井排水系統(tǒng)的全自動控制。該系統(tǒng)主要由可編程控制器、變頻器、傳感器、監(jiān)控主機以及各種聲光報警設備、通信電纜、通信及數(shù)據(jù)處理軟件組成。

2.2 控制原理

由于PLC系統(tǒng)信息采集和可編程控制原理，全自動控制礦井排水系統(tǒng)根據(jù)礦井排水設施、通信線路以及傳感器將必要的現(xiàn)場工藝數(shù)據(jù)采集并輸入儲存到PLC系統(tǒng)當中，然后再根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)所采集的礦井涌水量、供電電源、排水系統(tǒng)參數(shù)以及人工設計的編制程序，對礦井排水的排水泵以及其他附屬設備開、關以及調速等功能進行控制，并自動調整泵組的運行臺數(shù)，完成礦井排水的閉環(huán)控制。根據(jù)礦井涌水量變化實時調整各系統(tǒng)不僅實現(xiàn)安全運行，同時還實現(xiàn)經(jīng)濟運行。

3 全自動控制礦井排水系統(tǒng)應用原則

3.1 安全可靠性

全自動控制礦井排水系統(tǒng)的控制方式有遠端控制和就地控制兩種，若出現(xiàn)斷電以及其他方式使集中控制柜與遠端監(jiān)控平臺通信中斷時，其自動控制將自動轉為就地控制方式，而就地控制方式又有就地集中控制和就地手動控制兩種。因此應用該系統(tǒng)首先要考慮控制系統(tǒng)的安全性和可靠性，通過技術手段全方位監(jiān)控電機、水泵、真空系統(tǒng)等各環(huán)節(jié)，對系統(tǒng)出現(xiàn)的異常進行提前報警以及連鎖設置。通過技術手段加強控制柜電源以及傳輸線路的穩(wěn)定性及可靠性，加強對各項控制系統(tǒng)的維護，選擇安全可靠的系統(tǒng)產(chǎn)品。

3.2 先進性

全自動控制礦井排水系統(tǒng)要根據(jù)現(xiàn)代科技變化同步應用先進技術，進而提高系統(tǒng)的功能性及高效性。一般現(xiàn)代應用技術可采用光纖環(huán)網(wǎng)通信技術取代總線傳輸技術，采用組態(tài)軟件制技術取代傳統(tǒng)編程技術，先進技術的應用不僅可以使系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸更加快捷可靠，而且使程序更具有通用性，便于系統(tǒng)二次開發(fā)更具規(guī)范性和可延展性。此外控制系統(tǒng)的應用還必須遵循信息系統(tǒng)標準化、接口規(guī)范化，以便數(shù)據(jù)共享和升級改造。

3.3 經(jīng)濟性

全自動控制礦井排水系統(tǒng)的投入和應用還必須滿足經(jīng)濟性，在實際應用中，可以將電價的“躲峰填谷”原則引入水泵系統(tǒng)啟動程序當中，使水泵電機耗能處于經(jīng)濟合理狀態(tài)?？梢詫⑺眠\行累計臺時、運行參數(shù)等引入水泵啟動控制系統(tǒng)當中，以最恰當?shù)姆绞讲捎盟玫膯舆x擇，進而實現(xiàn)水泵的均勻磨損，避免疲勞磨損以及水質引起的設備故障。此外還可以通過對水井的警械水位、超限水位、啟動水位、停機水位進行設定，以保證水泵合理有效的啟停，避免過度作業(yè)帶來的成本

浪費。

4 全自動控制礦井排水系統(tǒng)功能應用注意事項

4.1 可靠的監(jiān)測系統(tǒng)

可靠的監(jiān)視系統(tǒng)對于礦井排水系統(tǒng)的安全運行十分重要，在現(xiàn)場就地設備的信息監(jiān)視上應做好各水泵系統(tǒng)就地控制箱上的顯示燈、高壓柜合閘、電動閥開、關位、電動閥過轉矩以及真空度等信號的數(shù)據(jù)監(jiān)視工作。對于PLC柜上的信息監(jiān)視主要做好對PLC控制系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)的可靠性監(jiān)視，同時也要注意與其配套的傳感器的安全可靠性，進而實現(xiàn)操作人員和管理人員不論是在現(xiàn)場還是在室內操作平臺都可以準確了解礦井排水系統(tǒng)運行信息，為系統(tǒng)的安全性、可靠性提供技術支持。

4.2 可靠的控制系統(tǒng)

可靠的控制系統(tǒng)是全自動控制礦井排水系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)必須滿足對水泵運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和控制，并且安全可靠，PLC控制系統(tǒng)應盡可能在使用現(xiàn)有設備情況下與礦井其他綜合自動化系統(tǒng)保持有效和可靠的銜接。通過控制系統(tǒng)可靠地控制排水閥門、配電磁閥、液壓站等排水輔助設備，各部位傳感器應能向其準確地傳送，使控制系統(tǒng)對排水泵進行適時控制和保護。此外，自動控制系統(tǒng)可按照安全經(jīng)濟運行原則，合理調整水泵，準確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制管路上的電動閥門，控制整個排水系統(tǒng)運行。

4.3 多重保護手段

聯(lián)鎖保護是實現(xiàn)全自動控制礦井排水系統(tǒng)安全運行的主要手段。當水泵在啟動或運行中出現(xiàn)電流、壓力、溫度異常等情況時，可根據(jù)故障反饋信號進行聯(lián)鎖保護，停止運行泵，啟動備用泵；聯(lián)鎖保護還可以根據(jù)警戒水位的到達及時發(fā)出報警并自動啟動排水泵；聯(lián)鎖保護可利用觸摸屏監(jiān)視水泵電機過電流、漏電、低電壓等故障并參與控制；聯(lián)鎖保護還可以利用電動機綜保監(jiān)視電機的過載、短路、漏電、斷相等故障，并與水泵聯(lián)鎖控制。

5 結語

綜上所述，基于PLC技術的全自動控制礦井排水系統(tǒng)對煤礦企業(yè)或礦井應用企業(yè)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行具有十分重要的意義。但該系統(tǒng)受其閉環(huán)控制原理的影響，在使用上應從安全可靠性、先進性以及經(jīng)濟性原則考慮，并在實際使用過程中注意對其可靠的監(jiān)視系統(tǒng)、控制其系統(tǒng)以及多從保護手段等方面的應用及維護，進而實現(xiàn)全自動礦井排水系統(tǒng)在企業(yè)中的有效應用。

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（責任編輯：秦遜玉）