礦井乳化液凈水器電氣控制系統的研究

黃建強

（大同煤礦集團公司同家梁礦，山西 大同 036002）

引言

目前，煤礦井下水含有大量雜質，嚴重地破壞乳化液泵的安全運行。國內外對此方面的研究很多，但都不能很好地解決存在的凈水問題。本文以此為研究對象，采用PLC控制，研制出了凈化水的控制系統，這些工作為這一領域的研究提供一定借鑒［1－2］。

1 乳化液配水凈水器控制系統的設計

1.1 凈水器工作原理

根據乳化液配水凈水器進水口、出水口之間的水位壓力差來控制乳化液配水凈水器的除雜排污，這就是凈水器的工作原理。

乳化液配水凈水器的控制原理如圖1所示。

污物能否快速有效地排放，這是衡量凈水器設計好壞的前提。本次設計的凈水器排污采用兩臺電機控制，一臺用于控制排污閥的開關，另一臺用于控制凈水器也就是主電機。所設計的濾水器有三個閥口，分別為排污口、進水口及出水口；方式選擇和壓力信號為系統的兩種輸入方式［3－4］。

1.2 乳化液配水凈水器機械結構

圖1 乳化液配水凈水器控制原理圖

乳化液配水凈水器主要由細密網芯、主動旋轉軸、定位支桿及外部殼體組成。通常煤礦井下水多為淡水，其中的細密濾網及主要件都采用不銹鋼壓制而成。網芯中的網孔用沖床一次制成，具有耐腐蝕、不生銹，表面光潔、不易結垢的特性。

1.3 乳化液配水凈水器電控系統

1.3.1 電路設計

下頁圖2為乳化液配水凈水器控制系統的主電路設計控制圖。其中，電源總開關為QF，該控制開關使用與維修方便快捷，它的作用不僅可以分斷三相交流電源，而且可以對主電路進行短路保護。

對于該控制電路可通過以下三點得知：

1）控制電路中液壓泵電機M2及濾水器電機M1通過交流控制器KM1進行控制，閥門的起止通過交流控制器KM2、KM3控制電機正反轉實現。

2）交流控制回路和PLC控制回路由熔斷器FU1、FU2進行短路保護，各負載回路的短路保護則通過熔斷器 FU3、FU4、FU5實現［5－6］。

圖2 凈水器控制系統主電路圖

3）控制電路中的熱繼電器FR1、FR2、FR3實現電動機M2、M3、M1的過載保護。電機M3控制器內裝有常閉熱保護開關，可實現對電機的雙重保護。

1.3.2 交流控制電路設計

圖3為配水凈水器控制系統的交流控制電路圖。其中，HL為電源指示，隔離變壓器TC用于PLC供電回路，防止電源干擾。對于該控制電路的詳解可通過以下四點得知：

圖3 凈水器控制系統交流控制電路圖

1）報警電鈴HA為AC200V／8W，在出現超高壓差時進行報警。

2）差壓變送器是差壓自動控制的關鍵傳感器件，輸出為壓差信號。

3）由于控制電路的指示燈工作電壓為直流24V，所以將220V電源電壓經過變比為8∶1的降壓變壓器進行電壓變換得到交流為27.5V的交流電，再經過整流電路、濾波電路得到24V的直流電壓。

4）控制系統的計數顯示模塊選用AT89S51單片機作為控制芯片，單片機供電電源需要直流5V電壓，要經過變比為20∶1的降壓變壓器進行變壓得到交流為11V交流電，并且經過整流電壓變成直流電壓為24V的直流電［7］。

2 PLC控制電路設計

本系統設計了12個輸出和15個輸入。其中，輸出包括220V與24V輸出。電動機控制的接觸器和報警電鈴為220V輸出；各種指示燈為24V輸出。由于有兩種不同的輸出電壓要求，所以必須提供兩種不同電壓的電源，這兩個電源由交流控制電路提供。

凈水器控制系統的PLC控制電路如圖4所示。

圖4 PLC控制電路

控制電路圖中PLC輸出回路的24V直流電源用VC24V表示，向電路中的所有指示燈供電，輸出回路COM1接入直流電源的GND端；PLC輸出回路的220V電源用L5表示，分別向輸出回路的220V交流負載供電，輸出回路COM2接入電源N端。

光電耦合器件為信號轉換器件，將PLC的輸出信號轉換成單片機能接收的計數輸入信號，通過單片機進行排污次數的計數，并將計數值通過8段數碼管顯示出來。光電耦合器件的輸入信號是濾水器電動機起動運行的輸出信號。

3 結語

本文設計的乳化液配水凈水器能夠較好地對2cm3以上的漂浮雜物進行過濾除雜，其控制系統合理，過程控制明確，這些研究過程可為今后該領域提供有益的借鑒。

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