水泵失水保護系統在礦井下的研制應用

周　娣,玄永東,曹　磊,馮立輝(山東黃金礦業（玲瓏）有限公司,山東　招遠265400)

水泵失水保護系統在礦井下的研制應用

周娣,玄永東,曹磊,馮立輝
(山東黃金礦業（玲瓏）有限公司,山東招遠265400)

摘要：水泵作為井下排水系統的重要環節之一，其安全高效的運行是我礦井下順利生產的重要保障。文中針對水泵運行中出現失水掩泵的問題進行了分析，提出了水泵失水保護系統。試驗證明，該系統切實可用，完全地避免了水泵的損壞,大大節約了成本。

關鍵詞：水泵；失水；流量開關

為了保證井下生產的順利進行，確保水泵的安全高效的運行是一項非常重要的工作。由于水質原因，我礦井下排水絕大部分采用的是多級不銹鋼離心泵，其主要過流部件采用不銹鋼沖壓而成，其具有效率高、配件壽命長、損失少等優點，因而被我礦廣泛使用。然而，在水泵正常運行中當水泵吸水管失水時，工作人員若未能及時發現，則容易造成過流部件發熱，不銹鋼受高溫加熱后相互粘連，造成水泵損壞，無法正常工作，直接造成較大經濟損失并影響生產。

1　水泵失水保護系統的簡介

1.1水泵失水保護系統的提出

針對事故原因進行分析及總結的經驗教訓，可積極采取以下幾條措施來較好的預防該類事故的發生：

（1）嚴格執行操作人員和水泵工的班點檢、班組長日點檢、技術人員周點檢等，發現問題及時解決處理；

（2）通過設備管理人員的常規檢查維護，降低水泵的損壞率；

（3）積極提高井下水泵排水的綜合自動化控制程度，能較好的降低人力物力資源的消耗；

上述幾項措施對保證設備正常運轉是必不可少的。但對操作人員以及設備管理人員的責任心要求較高，只能作為本質安全工作需要的輔助手段，因而從根本上解決問題，還要通過技術措施來解決，最終實現水泵排水系統的自動化控制。因此針對此問題進行分析研究，并進行技術創新，研制出了水泵失水自動保護裝置。

1.2 水泵失水保護系統的基本原理

根據水泵工作的基本原理及易出現的問題得知，安裝水泵進水管的掉水保護裝置是最為有效的方法。此裝置能夠較好的確保水泵吸水管因設備密封不嚴，造成缺失引水或者是運行中失水打空時自動斷電，并及時停泵。

此裝置的基本原理是利用安裝在水泵吸水管上的水流量檢測開關，通過其檢測吸水管中水流的有無，然后將此開關量信號上傳至PLC，通過PLC的輸出控制外部繼電器，最終實現水泵的自動啟停控制功能。

2　水泵失水保護系統的安裝

2.1安裝要求

該裝置主要是由水流量檢測開關、PLC200、繼電器、溫控開關及水泵啟動柜構成。

安裝要點：

（1）確保水流量開關焊接在吸水管端，并保證密封性能好；

（2）PLC控制箱焊接位置適當并牢固，其內各器件排放整齊，端子排接線美觀

（3）保證啟動柜控制線及電源線與PLC控制箱內的接線走線完美。

2.2系統各部件圖

3　水泵失水保護系統的功能

3.1控制過程圖

下圖3為控制過程圖，其將整個控制系統的控制過程形象的表示出。通過泵房內吸水管上的外部硬件開關將所有開關量信號傳至PLC輸入，然后依據現場控制要求將程序寫入，最后經過輸出控制水泵啟動系統。

3.2功能介紹

當水泵啟動開啟主閥門后，若70秒后不上水，PLC會使水泵自動停止運轉，保護水泵。若開啟閥門后吸水管上水，水泵進入正常運轉工作，若在這個過程中因設備密封不嚴漏氣缺失引水或者水位低于吸水底閥造成水泵缺水后，水泵空轉40秒后自動斷電，保護水泵不會被損壞；在關閉主閥門后，若在40秒內操作工沒能及時的按下停止按鈕，該系統也會自動斷電保護水泵。

此系統還具有檢測水泵前后端軸承運轉溫度的功能。在水泵運轉時，前后端軸承溫度正常，會有綠色指示燈顯示，如果前后端軸承因各種原因造成溫度超過上限值，則進行聲光報警。

4　PLC失水保護系統與簡易控制裝置的比較

一種簡易的失水保護裝置可以是直接在水泵啟動柜的啟動停止按鈕上串接一個急停按鈕，然后將流量檢測開關并接在急停按鈕上。水泵啟動后須由操作工將急停按鈕按下，保證水泵正常運轉，一旦檢測到水泵吸水管處失水，流量開關動作則水泵立即停止。此裝置安裝簡便、操作簡單，易于維護。但若操作工誤操作及其他原因將造成此裝置不起作用同樣會損壞水泵，而且要每臺水泵具備此功能，每個啟動柜都必須安裝一個急停按鈕且重新布線，造成了分散控制及資源成本的浪費。而采用PLC控制可以對某個泵房內所有的水泵進行集中控制管理，提高了自動化程度，大大節約了人力物力成本。

5　結語

此保護系統具有安裝簡單，接線容易等特點，其最大的優點是能夠對水泵實現集中自動化的控制管理，減少了人力資源，提高了水泵控制系統的自動化程度。我礦損壞一臺水泵的費用在幾十萬左右，因而每年的更換維修費用將是一筆不小的數目，此系統能夠最大程度地減少水泵的損壞率，其將大大節約成本。經過充分的試驗證明，此系統具有較大的實際應用價值，具有廣泛的推廣應用前景。

作者簡介：周娣（1986-），山東泰安人，機電車間，設備管理，助工，碩士，研究方向：電氣控制。