微機控制自動變頻恒壓供水技術之我見

【摘要】在煤礦生產過程中，各個環節都會產生大量的礦塵，而礦塵能否有效控制直接關系到礦井的安全生產和職工的身體健康，《煤礦安全規程》規定礦井必須建立完善的防塵供水系統。隨著礦井綜合機械化程度的提高，對礦井防塵供水壓力的要求也不斷提高，《規程》規定采煤機內、外噴霧壓力不得小于2MPa，掘進機內、外噴霧壓力不得小于3MPa。對于煤層埋藏較淺，綜合機械化程度較高的礦井，靠傳統的靜壓供水防塵系統已不能滿足礦井生產的需要。隨著微機控制、變頻技術的不斷發展，采用當代先進的微機控制技術和變頻技術解決綜合機械化礦井目前防塵供水系統壓力不足、流量不穩定的問題，已成為勢在必行的趨勢。

【關鍵詞】變頻恒壓供水；煤礦防塵；實踐與應用

1原防塵供水系統概述

壽陽縣友眾煤業公司煤層埋藏較淺，距離地表垂直高度只有138米，原防塵供水系統采用靜壓供水方式和水泵供水方式相結合，井下水通過礦井排水系統排至地面沉淀水池，沉淀后利用4KW潛水泵排至另一沉淀水池蓄水，通過4寸管路利用靜壓引至6#石門防塵水池，從6#石門防塵水池分兩路供水，一路通過防塵管路利用靜壓排至井下各防塵地點，另一路利用4KW潛水泵排至6#石門掘進工作面。由于防塵水壓力不足影響掘進工作面和綜采工作面的正常生產，在副井水倉安裝一臺DA型水泵（電機功率37 KW）供回采泵站水箱，在回采泵站水箱處安裝一臺DA型水泵（電機功率18.5KW）供綜采工作面機組，防塵水壓力僅能達到1.1 MPa，在回風上山安裝一臺DA型水泵（電機功率18.5KW）供掘進迎頭防塵，防塵水壓力僅能達到0.6 MPa。

存在的問題：1、系統防塵水壓力仍然不足，綜采工作面機組防塵水壓力僅能達到1.1 MPa，掘進迎頭防塵水壓力僅能達到0.6 MPa，而且防塵水流量不穩定，水質差，不能滿足正常生產的需要。2、該系統管路復雜，需用閘閥多，還需要頻繁倒換操作各個閘閥，占用設備多（三臺潛水泵，三臺DA型水泵，五臺開關），所有設備均需要人工操作而且安裝在不同地點，使用人員多，可靠性差，不便于維護。

2變頻恒壓防塵供水系統概述

為了解決原靜壓防塵供水系統存在的問題，友眾煤業在副井口新建沉淀池和蓄水池各一個，井下水通過礦井排水系統排至地面新建沉淀水池，經過濾、凈化水處理后排至新建蓄水池，在新建蓄水池上面安裝PCS型微機控制全自動變頻恒壓供水設備一套。該套設備將防塵水通過防塵管路輸送到井下各防塵工作地點。

該系統優點：1、系統防塵水壓力充足，當供水設備出水壓力調整至0.Pa時，綜采工作面機組防塵水壓力達到2.8MPa，掘進迎頭防塵水壓力達到2MPa，而且防塵水流量穩定，水質好，完全能夠滿足正常生產的需要。2、系統管路簡單，不需要頻繁操作閘閥，將原系統中配備的三臺潛水泵、三臺DA型水泵、五臺開關全部撤除，僅在地面安裝供水設備一套，占用設備少，而且該套設備為全自動調節控制，可以定時自動換泵，不需要設專人值班，可靠性高。3、PCS型微機控制全自動變頻恒壓供水設備，由泵組、負壓罐，控制柜、管件閥門等組成，選用兩臺水泵，一用一備。具有結構簡單，設計合理，占地面積小，便于安裝和運輸等優點。4、微機變頻恒壓供水控制系統保護功能完善，水泵電機采用變頻器軟啟動方式，無電流沖擊。由于該系統采用了閉環自動控制，可隨時根據用水情況自動調節水泵轉速，從而改變供水量。由于水泵耗電功率與水泵電機轉速成三次方正比關系，所以水泵調速運行節電效果非常顯著，平均耗電量較通常的供水方式可節電30%-50%。

3微機變頻恒壓供水控制系統技術特點

微機控制變頻調速恒壓供水控制系統采用國際先進的交流電機變頻調速技術，對水泵進行調速以達到恒壓目的。該系統由以下幾部分組成：（1）壓力傳感器將管網上壓力信號變化量轉化為電信號變化量。（2）供水控制柜將電信號經分析運算后，輸出給變頻調速器。（3）變頻器控制水泵轉速以調節水壓。可以根據井下實際情況設定輸出壓力值，該系統根據井下用水量的變化，隨時自動調節水泵轉速，以維持恒壓力變流量供水，從而大幅度地節約電能，提高供水質量。

4供水控制器介紹

ZYG恒壓供水控制器是微機控制變頻調速恒壓供水控制系統的核心部件，該控制器為單片機智能數字控制，四位數碼管顯示，采用模糊控制技術，國際標準儀表結構。并提供水位信號接口，雙恒壓控制，小流量停機，睡眠和睡眠喚醒，定時換泵，變頻故障保護，水泵無水監測，遠傳壓力表斷線保護等功能。ZYG控制器的壓力控制精度高，抗干擾性能好，在變頻環境下運行穩定，操作使用簡明直觀，比PLC成本低，調試更方便，各參數鍵盤數碼設定可斷電存儲100年，具有硬件看門狗功能，可直接接電阻式遠傳壓力表，具有睡眠和睡眠喚醒功能，在最低赫茲時輸出可為零，避免了頻繁切換泵和電機長時間在低頻運行發熱的情況，兩臺泵互為備用，定時循環開機，現場調試比一般的控制器更方便。

5效益分析

改造后比改造前設備費用多投入為：

11萬元-6.96萬元=4.04萬元

改造后比改造前設備耗電量費用少投入為：

31萬元-6.3萬元=24.7萬元

改造后比改造前人員少投入工資為：18萬元

綜上分析，改造后比改造前年可節約費用為

24.7萬元+18萬元-4.04萬元=38.66萬元

通過以上經濟效益分析可以看出，該套設備運行成本低，經濟效益可觀，而且該套設備通過友眾煤業實踐運行證明其性能非常穩定可靠，對于煤層埋藏較淺，綜合機械化程度較高，防塵水不能滿足要求的礦井，具有較高的推廣應用價值。