煤礦用泵站自動控制裝置

汪暉淮南礦業集團設備租賃分公司技術科

煤礦用泵站自動控制裝置

汪暉
淮南礦業集團設備租賃分公司技術科

煤礦用泵站自動控制裝置，可根據液箱水位變化情況，自動控制進水電磁閥啟停，完成自動加水和停水；能實時監測水處理裝置進水壓力，判斷比例減壓閥是否完好，具備報警和自動停水功能，起到保護水處理裝置；實現乳化泵無人值守功能，提高工作效率，降低工人勞動強度,降低生產成本。

自動控制；乳化泵站

一、課題的提出

目前，國內煤礦井下乳化液泵箱進水一般采用手動球形截止閥，由人工開啟和關閉，沒有實現自動控制。一般綜采隊安排1名司機看守泵站，需加水時，打開球形截止閥，當水箱加滿后，關閉球形截止閥。這往往會因司機疏忽或忙不過來而忘記開關截止閥。當工作面突然炸管或跑冒滴漏嚴重，工作面用水量增加而司機沒能及時加水，乳化液泵箱水位迅速下降，當水位低于吸液管時泵站吸空，將對泵站造成嚴重損壞。反之，當進水球形截止閥未能及時關閉，繼續供水，會造成水箱漫水，順槽積水，影響工作面環境，浪費水和乳化油。

另外，綜采工作面水處理裝置對進水壓力有嚴格要求，超壓會造成水處理裝置損壞，所以礦井水進入水處理裝置前必須經過減壓閥減壓。目前安裝在減壓閥上的都是機械壓力表，人工讀數，沒有超壓報警功能，當減壓閥出現故障而泵站司機沒能及時發現處理，容易造成水處理裝置損壞。

所以為了提高綜采工作面供液系統自動化程度，降低工人勞動強度，保護系統設備，我設計出一套乳化液泵箱進水自動控制系統。

二、設計目標

采用專用PLC控制系統，在礦井進水管路上用二位二通電磁閥取代球形截止閥，通過乳化液泵箱內的液位傳感器采集液箱水位值，當液位達到下限值，控制系統將電磁閥開啟，向泵箱內供水，當液位達到上限值時，電磁閥關閉即供水關閉；同時在礦井進水減壓管路上設壓力傳感器，根據監測壓力大小，超壓自動報警并關閉進水電磁閥，從面起到保護系統設備。最終實現綜采工作面供液系統自動控制、實現無人值守。

三、系統組成

如圖一所示：乳化泵箱進水自動控制系統主要由PLC控制器、二位二通電磁閥、液位傳感器、壓力傳感器、蜂鳴器及相關管路、線纜等組成。

圖一系統組成

在乳化液泵箱內安裝一個液位傳感器，在礦井水進水管路（粗過濾器后面）上安裝二位二通電磁閥，用二位二通電磁閥替代球形截止閥。在比例減壓閥輸出端安裝一個壓力傳感器，替代機械壓力表，壓力傳感器設定壓力為1.5MPa(可調)。液位傳感器、壓力傳感器、電磁閥、超壓報警蜂鳴器通過電纜連接到PLC控制器。

四、工作原理

礦井水管進水壓力為6.3MPa，經過比例減壓閥（1：4），壓力降低到1.5MPa，經過粗過濾，二位二通電磁閥進入水處理裝置，經過處理后的礦井水，進入乳化液泵箱。首次進液需要人工調節，當液位達到最低點（下限液位）時，液位傳感器將液箱內低液位信號傳給PLC控制器。PLC根據設定程序，通過繼電器控制電磁閥開啟，向泵箱供水；當液位上升到最高點（上限液位）時，液柆傳感器將高液位信號傳給PLC控制器，PLC根據設定程序，通過繼電器控制電磁閥關閉即關閉供水，從而實現進水自動控制。

壓力傳感器安裝在比例減壓閥低壓端，壓力傳感器采集壓力信號，傳給PLC控制器。因設定壓力傳感器為1.5MPa(可調)，當壓力傳感器壓力超過1.5MPa時，PLC控制器關閉電磁閥,停止供水,同時,蜂鳴器報警，提醒用戶比例減壓閥存在故障，需要維修，從而保護水處理裝置免于受損。

五、成果的關鍵技術及創新點

1、該乳化液箱自動控制裝置可根據液箱水位變化情況，自動控制進水電磁閥啟停，完成自動加水和停水。

2、實時監測水處理裝置進水壓力，判斷比例減壓閥是否完好，具備報警和自動停水功能，起到保護水處理裝置。

3、實現無人值守，減輕職工勞動強度，提高工作效率。

4、解決乳化液泵箱漫水破壞工作環境及浪費水和乳化油的問題。

5、解決或乳化液泵箱缺水造成泵站吸空損壞泵體的問題。

六、效益分析

該套系統已在張集礦1312(1)自動化工作面投入使用,系統結構簡單、制造成本低、安裝方面、實現了乳化泵進水自動控制、水處理裝置進水壓力監測報警，保護設備免受損壞，實現乳化泵無人值守功能，提高工作效率，降低工人勞動強度,降低生產成本。

綜采隊每班因乳化液箱加水漫出而損失乳化液按1噸計算，乳化液配比按最低3%（重量比）計算，則1噸乳化液中有0.03t乳化油。水的單價約2.1元∕t，乳化油的單價約10000元∕t。

每班損失的水和乳化油價值：1*2.1+0.03*10000=302.1元；

三八制作業方式，每天按兩班生產，全年按360天計算，集團公司每天約有38個綜采工作面生產。則全年因減少水和乳化油的浪費而節約的資金為：

302.1 ×2×360×38=826.5萬元

即年直接經濟效益約為826.5萬元，另外自動控制實現無人值守，節約人力資源成本；對水處理和泵站的保護，避免設備損壞，還可節約大量設備維修費用。