王世瑞

摘要：礦井主排水泵房承擔著將井下的涌水排到地面的重要任務(wù)，是保證礦井安全生產(chǎn)的重要場所?，F(xiàn)在國內(nèi)的礦井排水自動化水平還不是很高，直接影響礦井排水系統(tǒng)的安全性和高效性，而礦井主排水泵房無人值守自動化系統(tǒng)可以解決這些問題。鑒于此，本文提出一種實現(xiàn)礦井主排水泵房無人值守遠程控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測礦井水倉水位和水泵運行狀態(tài)，及時掌握水泵房水倉容量，以便及時進行排水，對礦井的安全生產(chǎn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：礦井中央水泵房;無人值守;遠程控制系統(tǒng)

實施礦并主排水房無人值守遠程控制及監(jiān)控可以在礦井地面控制中心通過網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控水泵房各水泵的運行情況、主要的運行參數(shù)及信號，同時可根據(jù)水倉水位情況實現(xiàn)地面控制中心對水泵的遠程開停，設(shè)定和修改水泵的運行條件，以達到對水泵的無人值守以及地面遠程開停和監(jiān)控。

一、系統(tǒng)的組成部分

系統(tǒng)的組成主要由地面自動化控制中心、信息傳輸通道、水泵房主排水系統(tǒng)及監(jiān)控單元、水泵房真空泵自動引水裝置四部分組成。

（一）地面自動化控制中心

地面自動化控制中心一般設(shè)置在調(diào)度室?？刂浦行脑O(shè)有地面水泵遠程控制工作站，通過工作站可以對井下泵房排水系統(tǒng)進行遠程集控和數(shù)據(jù)監(jiān)測。主要設(shè)備有地面控制上位機，液晶顯示屏、交換機、不間斷電源、組態(tài)軟件、集控軟件等組成。

（二）信息傳輸通道

利用工業(yè)以太網(wǎng)作為井下水泵房主排水設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的主干線，用來實現(xiàn)井下中央主排水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)的實現(xiàn)傳輸。主要設(shè)備為井上下交換機、傳輸光纖光纜。

（三）水泵房主排水系統(tǒng)及監(jiān)控單元

水泵房主排水系統(tǒng)是礦井排水的核心設(shè)備，主要由主排水泵、各類閘閥、管道、儀表等組成;監(jiān)控單元由泵房控制站、信號采集裝置及各類傳感器組成?？刂普咀鳛榫驴刂撇糠值耐ㄓ嵑诵?，完成井下監(jiān)控信息向地面控制中心傳遞，以達到地面控制中心的實時監(jiān)控和對設(shè)備的操控。

二、系統(tǒng)循環(huán)功能

主排水泵自動化控制系統(tǒng)由排真空環(huán)節(jié)、閘閥操縱環(huán)節(jié)、水位自動監(jiān)控環(huán)節(jié)、參數(shù)傳示環(huán)節(jié)和故障保護環(huán)節(jié)組成。

（一）排真空環(huán)節(jié)：排水泵只有在其葉輪完全淹沒于水中時，泵體內(nèi)部才能造成必要的真空度實現(xiàn)正常排水。若真空度不夠，泵內(nèi)有空氣存在，將會造成不上水及轉(zhuǎn)動部件燒壞等故障。所以，啟動前的排真空是水泵工作的重要操作項目之一。在系統(tǒng)中采用射流閥抽真空，使用高精度真空傳感器監(jiān)測真空度，用壓力和流量監(jiān)測作為真空度的后備保障。

（二）閘閥操縱環(huán)節(jié)：為了減少啟動時的功率，水泵一定要關(guān)閉出水閘閥啟動，而當水泵停止時，為避免水錘事故，必須先關(guān)閉閘閥，緩慢減小流速，最后停泵。在泵體內(nèi)充滿水后，先啟動電動機，然后打開相應電動閘閥，停泵時先關(guān)電動閥，最后停電機。

（三）水位自動監(jiān)控環(huán)節(jié)：該環(huán)節(jié)的任務(wù)是根據(jù)水位的高低自動準確發(fā)出開、停泵命令。水位傳感器的可靠性和準確性直接影響整個控制系統(tǒng)的工作可靠性。本系統(tǒng)選用的超聲波液位傳感器，具有高精度、非接觸式、非機械型、維護方便、便于安裝、標定簡單等許多優(yōu)點。

（四）參數(shù)傳示環(huán)節(jié)：在操作臺的模擬屏上可模擬顯示水倉水位、水泵流量、水泵壓力及電動機、電磁閥和電動閥的各種工作狀態(tài)。所有的監(jiān)測參數(shù)及工作狀態(tài)均可由井下PLC通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送給地面控制計算機，再由計算機進行分析處理，在顯示器上模擬顯示，以便地面值班人員對井下主排水泵進行實時監(jiān)控。

（五）故障保護環(huán)節(jié)：由于主排水泵電機容量大，耗電量高，屬于礦井一級負荷。因此，對主排水設(shè)備自動控制系統(tǒng)的安全性、可靠性要求較高。該系統(tǒng)裝設(shè)如下幾種保護：①流量保護。當水泵啟動后或正常運行中，如流量達不到正常值，通過流量保護裝置使本臺水泵停機。②電動機保護。PLC監(jiān)視水泵電機欠壓、過流、短路等故障，由中央變電所控制的高壓開關(guān)柜的綜合保護器提供并參與控制。③電動閘閥保護。由電動機綜保監(jiān)視閘閥電機的主要保護并參與控制。

三、系統(tǒng)工作模式

（一）自動控制：自動控制下，集中控制室控制所有設(shè)備，并顯示各水泵及閘閥工作狀況和各種故障顯示。PLC采集各種信號，集中控制室按照PLC閉鎖程序順序控制水泵及閘閥的開啟。由超聲液位傳感器連續(xù)檢測水倉水位，根據(jù)吸水井的水位及其他因素，合理調(diào)節(jié)自動開停水泵及其閥門，在正常水位時，各臺水泵能自動輪換工作，最大涌水及突出涌水時，自動投入必要數(shù)量的水泵運行。此方式下可實現(xiàn)無人值守。當水泵出現(xiàn)故障時，能夠及時報警，并能夠自動開啟備用水泵。

（二）手動控制：操作人員根據(jù)水倉顯示水位，人工手動開停水泵及確定開泵臺數(shù)，電機及其閥門的開、停由PLC自動執(zhí)行，即PLC完成單臺水泵抽真空、啟泵、開液壓閥等自動控制，并完成運行停止。手動運行包括就地手動及集控手動兩種操作模式。集控手動就是指在地面控制中心，根據(jù)現(xiàn)場的水位、電壓、電流、壓力、流量、溫度等各種傳感器傳回來的信息，在上位機上通過操作人員來控制水泵的啟停。就地手動是指通過每臺泵前的操作箱，人為地對每臺水泵進行啟、停操作。系統(tǒng)在正常運行過程中，不論何種工作方式，均可實時將現(xiàn)場的各種參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳動地面調(diào)度室及集中控制室。

（三）檢修控制：可操作任一臺水泵電機、閘閥開關(guān)，可以實現(xiàn)不通過PLC程序完成水泵的啟停，相互動作互不閉鎖。檢修模式下，水位、電壓、電流、壓力、流量、溫度等所有的傳感器數(shù)據(jù)的監(jiān)視仍然有效，控制中心可以對井下所有數(shù)據(jù)進行監(jiān)視。其中檢修模式的切入，必須在井下泵房內(nèi)才能進行，控制中心無法切換進該種運行模式。

三種運行模式的切換只有在所有水泵停機并且出水電動閘閥關(guān)閉的情況下才能進行，否則無法進行切換，強制切換系統(tǒng)會產(chǎn)生報警。

四、結(jié)語

礦井主排水泵房無人值守遠程控制系統(tǒng)投入使用后，可使主排水系統(tǒng)更加安全可靠，提高排水能力，降低事故率，減少故障處理時間，提高礦井生產(chǎn)效益。它能夠最大限度地減少因電控系統(tǒng)故障而造成的事故，提高供電的可靠性，節(jié)約水泵設(shè)備維修費用，延長設(shè)備使用壽命。

參考文獻：

[1]孟云飛.井下泵房無人值守系統(tǒng)設(shè)計分析[J].能源與節(jié)能，2018（10）：188-190.

[2]翟學成，王海君，郝允領(lǐng)，劉磊.煤礦泵房無人值守系統(tǒng)的研究與應用[J].機電信息，2018（21）：55-56.

[3]陳發(fā)宏.循環(huán)水泵房設(shè)備無人值守設(shè)計與實踐[J].福建建材，2017（06）：95-96.

[4]胡敏.水泵集中控制系統(tǒng)的應用探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（28）：159-160.