煤礦井下主排水泵自動控制系統的應用與研究

劉冰濤（冀中能源股份有限公司東龐礦，河北 邢臺 054201）

煤礦井下主排水泵自動控制系統的應用與研究

劉冰濤
（冀中能源股份有限公司東龐礦，河北 邢臺 054201）

摘 要：在煤礦工程中，礦井主排水泵自動控制系統的作用就是要通過對水倉水位進行自動檢測，來對相關的參數進行改進和完善。另外，還可以自動控制水泵的啟動和定制。合理地轉換工作，這一系統的應用從某種程度上實現了煤礦主排水泵的自動化控制，最終實現提升效率，降低勞動力投入的目的，達到無人值守的現狀。在本文中，筆者主要對煤礦井下主排水泵自動控制系統的應用情況進行研究，僅供參考。

關鍵詞：主排水泵；自動控制系統；應用與研究

在主排水泵自動控制系統應用的過程中，需要考慮的是系統的整體功能、相關參數的設定、具體的經濟效益和社會效益等等。從整體上看，系統的構成比較復雜，相關的工作人員需要對相關的信號進行明確，同時還應該根據工作系統的工作狀態來對其基本特點進行掌握。結合實際的應用來明確工作原理。

1 系統組成

1.1 主排水泵自動控制系統網絡結構圖如圖1所示。

1.2 系統采集的監控信號。（1）開關量輸入信號。這一信號主要是對水泵的開關進行控制，如果出現任何故障狀態可以實現遠程監控。而且每一個閥門的開關狀態都可以通過相關的指令來完成，相關的檢修指令是相對比較重要的構成部分，還可以實現控制指令，檢修指令，對液位的報警情況進行控制。（2）開關量出輸出信號。輸出信號主要是對水泵電機的啟動和停止來進行控制，不僅可以對電動閘的開關進行控制，還可以對真空信號進行監控。可見，輸出信號也是不可缺少的信號類型之一。（3）模擬量輸入信號。從這一類型的信號可以看出，水倉水位、水泵抽水真空度負壓等。另外，對于電機的軸承、溫度以及排水的流量等都可以進行監控。

1.3 系統的基本特點。從這一系統來看，其基本的特點主要表現為以下幾個方面的內容：第一，要選擇性能較高的可編程邏輯控制器來進行控制，然后借助以太網的通訊模塊來對數據進行高效地處理。這種方式的實時性比較突出，而且數據處理工作也比較快。第二，可以檢測到水倉中其他工況的設置情況，還可以促進水泵管路的分布更加均勻。減少故障的出現頻率。第三，在整個系統中具有各種不同的可靠性措施，為了應急預案，采取的維護量比較少，達到無人值守的目的。第四，可擴展性比較強，可以隨著根據系統運行的需要在增加節點數量。

2 系統功能

2.1 自動控制功能。（1）通過對水位進行自動檢測來實現各項參數的標準性和準確性，進而達到自動控制的標準。實現科學合理地調度和輪換工作，最終達到報警的目的。自動控制功能的實現效果比較明顯。（2）在系統運行的過程中，自動控制功能還表現在對超聲波水位儀以及傳感器結構來實現設備的配套工作。同時還可以應用PLC來對程序進行編制，減少水位傳感器故障現象的出現，通過實時報警來對水文進行監測，提升自動控制的作用和價值。（3）可以對水泵的運行程度進行自動控制。水泵投入使用之前需要檢查相關的水位，同時還需要對供電參數進行明確。另外，水泵循環使用的相關記錄還包括管網的壓力檢測以及負壓檢測等工作，只有這些參數全部符合標準才能夠進行運行。（4）可以對水倉中水位的變化情況進行控制。在高水位開啟的情況下，水位如果達到了上限，對多臺水泵可以進行及時地排水，進行低限時性停泵，可以實現水泵設備的自動開停。（5）控制程序的運行就是對水泵的開啟和停止的次數以及相關的運行時間來進行記錄。并且根據運行的相關參數來實現自動啟停。這樣不僅可以提升水泵使用率，還可以直接找到故障泵，實現水泵的輪換，對故障進行發現和處理。提升礦井工作環境的安全性。（6）如果系統出現了故障問題，可以通過查看監控畫面的形式來提升系統的報警功能。以便施工人員能夠及時地采取措施來進行解決。

2.2 半自動控制功能。根據礦井工作的需要可以對運行方式進行切換，達到半自動控制的方式，在這種情況下，操作人員可以完全地操控水泵和其他設備的啟停。

2.3 就地控制功能。就地控制功能也是不容小覷的，當設備工作方式切換到就地位置時，就可以實現人工方式來對控制設備的啟停進行控制，同時還可以隨時對設備進行檢修和維護。可見，就地控制功能是自動控制系統的重要功能之一。

2.4 保護功能。從保護功能上看，主要包括超溫保護、電機保護以及電動閥門保護等等。第一，超溫保護主要是就是當水泵或者是電機軸承達到最高溫度時，超過了警戒線就會自動進行報警。相關的工作人員就可以通過這一報警信號來采取解決對策。第二，電機保護就是對通過電機的電流和電壓等進行監測，還包括對水倉水位的相關參數進行控制，對電機的系統運行功能進行保護。第三，電動閥門保護就是對閥門的故障信號以及水泵的連鎖控制系統進行保護，同時對電動閥門的相關信息進行檢測。

圖1 主排水泵自動控制系統網絡結構圖

3 經濟效益與社會效益

針對本次所研究的系統來說，在安裝該系統后，每天每班可減少水泵房司機2人，每工按100元計算，每年可節約用工資金365×2×3×100=21.9萬元。系統保護齊全，運行安全可靠，減少了事故的發生，同時降低了水泵工的勞動強度，改善了工作條件，使水泵工的工作由重體力勞動向輕體力、腦力勞動轉變。

結語

如今，我國在煤礦井下排水的優化、排水系統的控制、改造設備及管道的合理布局方面得到了較好的效果，還有一些研究人員在排水系統的控制方面使用了智能控制，將模糊控制及一些先進算法應用到排水方案中，優化了煤礦排水系統的控制策略，使得礦井排水系統實現了實時監控、故障診斷、報警記錄、信息顯示和水泵輪換工作等。

參考文獻

[1]盧恩貴，趙冬梅.礦井自動化排水的PLC實現[J].工礦自動化，2006（02）.

文獻標識碼：中國分類號：TP273A