井下水泵自動控制系統的應用和管理

【摘要】隨著煤礦生產控制工作由最初的安全監控轉向多元化的井下全面監控，井下管理工作對生產設備工作效率和穩定性及工況監控系統工作水平提出了更高的要求。井下水泵自動控制系統的引進與利用是實現煤礦井下水泵自動化管理控制的關鍵途徑，對井下水泵自動控制系統的有效利用和管理十分重要，也是實現系統指令與工況反饋的關鍵所在。

【關鍵詞】井下水泵；自動控制系統；應用與管理

1.自動控制系統應用及管理特點

1.1系統管理與應用概況

當前的井下水泵自動控制系統很多特點與優勢都是相對于傳統的人工監控工作管理模式而言的，相對于傳統的人工管理模式管理效率低下、人工耗用過高、能源利用率低、總體管理水平不高的問題而言，井下水泵自動控制系統是煤礦井下作業設備管理及工礦反饋自動化、高效化、精準化的主要載體。現以某煤礦井下作業管理為例，礦井中央有主、副水倉各一個，水倉容積之和為3450m3，礦井下的中央泵房使用6臺PJ200×6型排水泵，泵流量400m3/h，揚程700m。主排水泵自動控制系統采用PLC控制系統負責井下設備與作業的自動化控制管理。

1.2系統管理與應用基礎

井下水泵自動控制系統的管理與應用操作在系統的設備與構成的基礎上進行，系統的構造主要分為外圍傳感器、就地控制箱、LED模擬顯示屏、井底集中操作臺、PLC隔爆控制箱以及地面上位工控機這五個方面，其中的地面上位工控機根據礦井實際生產和工作狀況選擇配置或不配置。

2.自動控制系統應用

2.1排真空環節系統應用

排真空環節應注重水泵葉輪與水位狀況的控制，查看葉輪是否完全浸在水中，確保水泵之內沒有空氣存在，從而避免水泵出現不上水問題或燒壞部件。在排真空環節的實際應用操作中，應采用射流閥等工具保證足夠的真空度，并采用高精度的傳感器及壓力檢測法檢查水泵工作環境中的真空度。

2.2閘閥操縱應用

在井下水泵閘閥操縱環節的應用中，應盡量降低閘閥的啟動功率，注意水泵的工作性質對啟動功率的影響，若為離心式水泵，則應在確認關閉閘閥后在啟動水泵。另外，當水泵停車之時，應首先確保閘閥關閉，在逐漸減緩流速，直至水泵停車。

2.3水位自動監控環節應用

水位自動監控環節的應用中，應著重檢測和控制水位高低，并根據水位的高低變化控制水泵的開關。當水位處于水位2之時，水位傳感器根據當時的計費時段判斷啟動與否，若當時正處于高計費段，則暫不啟動；若處于低計費段，則立即啟動。水位處于水位3之時，水位傳感器立即發出啟動指令。水位處于水位4之時，水位傳感器立即開啟另一臺水泵共同排水，以確保正常的排水速度，進而將礦井內部水位保持在一定的范圍之內。另外，注意礦井水位在水位1之下時才可關閉水泵，不同水位的控制方式由PLC軟件決定。

2.4參數傳示環節應用

參數傳示環節的應用中，應由其注意利用操作臺模擬屏對水倉的水位、泵機壓力與流量以及各種閘閥狀態發揮監控作用。參數傳示中所有檢測到的狀態參數都有礦井PLC系統傳輸網絡傳輸至地面計算機進行處理分析，并進一步傳出相應的表格與圖像，輔助地面生產管理人員正確判斷、及時了解井下設備運行狀況與實際工況，并更加準確地制定并發出控制與調節指令。

3.自動控制系統的管理工作

3.1系統自動控制與手動控制管理

在系統的自動控制管理中，應結合井下實際工況及設備運行特點設定并調整水泵運轉控制中水位、電負荷、計費段等參數及指數；統計分析礦井平均電負荷與不同時段、不同生產環節中的用電負荷狀況，將統計出的用電負荷變化周期及波動實況傳輸至自動控制系統傳輸至控制檢測總機；重點管理和控制系統對水位信號的檢測與設置，確保整個系統在合理、精確的水位標準中檢測水位與發出相應的控制指令，設定不同水位下的水泵開啟數量與運行功率，還應設定和調整不同水位下的水泵檢修原則及備用規則。

3.2監控與傳輸管理工作

應根據礦井實際生產特點及整個自動控制系統及其他工作設備工作狀況合理進行系統運轉的監控與傳輸的管理工作。例如，在水位監控管理工作中，應著重管理水位傳感器對不同水位的檢測與控制工作，設定并調整何種情況下水位傳感器根據當時的計費時段判斷啟動與否，何種情況下，水位傳感器立即發出啟動指令，以及啟動水泵的臺數等等。

3.3手動控制管理

在水泵自動控制系統的手動控制管理工作中，應設定合理的自動方式與手動控制方式之間的切換方法，確保在井下實際生產作業中，操作人員與自動控制裝置能夠實現無縫銜接，順利達到自動控制與手動控制之間的轉換。

3.4單擊自動控制管理

單擊自動控制模式的實現主要由地面監控主機控制，應強化地面監控系統對工作模式的切換工作，以便工作模式切換至單擊自動工作模式之時，仍然能夠保障主機單獨控制系統中各項子系統的正常工作。

4.系統管理與應用效果總結

在井下水泵自動控制系統管理工作中，應首先明確控制系統整體構架，在充分了解和研究控制系統外圍傳感器、就地控制箱、LED模擬顯示屏、井底集中操作臺、PLC隔爆控制箱以及地面上位工控機等基礎性的組織構造的基礎上，還要根據不同的組織結構的工作原理與工作性質輔以高效的操作控制工具，如上述礦井在采用PLC井下水泵自動控制系統的基礎上，還引入了科學性極強的操作平臺輔助日常控制工作。同時，將控制系統及控制平臺的操作盡量簡化，并拓展不同控制系統及平臺的網絡傳輸范圍。近年來，井下水泵自動控制系統在礦井實際控制與運轉中發揮了有效的控制管理工作，提供了良好的技術支持，系統總體使用效率和可靠性值得肯定。

【參考文獻】

[1]李明軍，章俊，趙玉珍，等.井下水泵自動控制系統的應用和管理[J].煤礦機電，2010，（2）：75-77.

[2]孫中杰.單候礦井下排水自動控制系統[C].//2010創新型煤炭企業發展與信息化高峰論壇論文集.2010：141-144.

[3]槐利，譚一川，徐育軍，等.煤礦井下主排水自動控制系統的應用[J].工礦自動化，2012，38（3）：63-65.DOI：32-1627/TP.20120307.1706.021.

[4]朱全印.礦井泵房節能型自動控制系統的研制與應用[J].煤炭工程，2009，（7）：115-116.