礦山自動化排水技術在節能減排中的應用

周裴俊

摘 要：文章首先介紹了礦山自動化排水系統的工作原理，其次對礦山自動化排水系統組成進行了相應的分析，最后展開了對水泵的控制原則以及工業電視系統的研究，希望有所裨益。

關鍵詞：礦山；自動化排水技術；節能減排；應用

引言

礦山是生產礦物原料或開采礦石的場所，通常包括確保生產所需要的各種輔助車間、礦井、露天采場等。礦山自動化是既復雜、又先進的高科技系統，全礦范圍內數據與信息采集系統為其基礎的要素。節能減排就是減少污染物的排放、降低能源消耗、節約能源等。為發揮節能減排的作用，礦山自動化排水技術能夠節約人力資源成本和能源，無須人工干預，工作可靠安全且能夠穩定、連續運行。

1礦山自動化排水系統的工作原理

礦山自動化排水系統主要是通過對以太網的傳輸來實現PLC模塊的輸入與輸出，設置水泵工作中的參數，通過傳感器的反饋與遠程自動化模塊的控制，實現自動調節的過程。對于礦山自動化排水系統來說，其工作方式主要包括遠程手動控制、全自動控制和就地手動控制三種。在實際工作的過程中，技術人員能夠通過上位機來對水泵的啟動與停止進行有效的控制，防止人員誤操作。礦山自動化排水系統的工作主要是通過以太網實現的，通過數據的傳輸將參數與采集的數據及時反饋給調度室的工作人員，此時自動排水系統就會處在遠程手動控制的狀態，通過控制水倉的水位可以實現手動控制的功能，當自動化排水系統處于完全自動的狀態時，水位就可以由系統的配置來控制礦山自動化排水系統通過現代化技術的操作實現了節能減排的目標，并在應用的過程中實現了安全施工的要求，既提高了工作效率，也實現了環保施工的要求，所以我國礦產開發的企業要充分重視自動化排水系統的重要作用，加大對其應用的力度，提高企業的生產水平。

2礦山自動化排水系統組成

礦山自動化排水系統分別由泵房的工業電視視頻監控及集中控制部分構成。

2.1工業電視視頻監控

工業電視視頻監控的組成部分主要包括如下幾種，分別為視頻服務器、換面分割器、硬盤錄像機、視頻光端機、攝像頭等。通過對工業電視系統日后發展的考慮，同時結合視頻數據對網絡寬帶占用率較大等因素以及滿足構建整個礦山數字化的需求，所以，水泵集中監控系統應通過對光纖的采用來實現傳輸。對于地面監控來說，其主要能夠實現如下幾種功能：實時動作狀態變化報警提示；對歷史運行數據及實時運行數據進行查詢；實時記錄設備啟停；有效防止誤操作、非法操作，具備操作人員登錄管理功能。

2.2水泵集中控制

水泵指的是能夠使液體增壓或輸送液體的機械。在實際工作的過程中，水泵向液體傳送原動機機械能，從而使液體能量增加，它的主要作用是對液態金屬、懸乳液、乳化液、酸堿液、油、水等進行輸送。同時，還可以輸送一些含懸浮固體物液體以及氣體混合物等。在對水泵性能進行衡量時，其一般的技術參數為效率、水功率、軸功率、揚程、吸程、流量等。水泵按照工作原理的不同可分為葉片泵、溶劑水泵等類型。自控系統主要由真空泵、超聲波流量計、電動閥門、液位變送器、振動、壓力、溫度、EPS電源柜、語音報警系統、工控機、集中控制柜、各種接收模塊、觸摸屏人機界而等構成。該系統選用光纖作為傳輸方式，對電機、水泵運行狀態實時監測；遠程控制各水泵啟停；記錄、顯示現場運行數據；現場檢測參數的采集以及實時PLC數據通信。下位機為可編程控制器PLC，上位機為工控機。

對于控制柜來說，其可以實現如下幾種功能：第一，通過對以太網的利用，可以將運行數據傳輸到中心監控機中；第二，在就地控制模式下，通過使用就地控制柜就可以實現手動控制；第三，可以對水母管出水總流量與管網壓力進行實時采集；第四，在自動運行方式下，能夠對集水井水位進行實時采集，電機的自動運行能夠按照集水井水位的液位來加以控制；第五，實時采集隔爆開關的故障保護信號，電流、電壓運行參數；第六，作為電機是否處于正常運行狀態的依據，對水泵電機前后軸震動、溫度等狀況進行實時采集。作為電機啟動時的依據，對水泵進水量的真空度進行實時采集；第七，作為保護電機的一項有效參數，對水泵的出水壓力進行實時采集。自動監控電動閥門、抽真空系統以及水泵。為了避免由于長時間不用備用泵而引發的電氣和電機設備銹死、受潮等現象，在對備用泵啟動的時候，在對系統進行設計時添加了自動輪換工作控制功能，水泵的運行時間由控制程序自動記錄，并根據該記錄確定開機順序，這樣就使每個水泵的開機時間都較為平均，實現水泵的交替運轉，這樣才能從本質上確保生產的安全性，并有效延長了水泵的使用壽命。

3水泵的控制原則

在對水泵進行控制時，其應當遵循如下原則：第一，如果水位高于低水位，就需要開啟一臺水泵，當系統首次運行時，需要將一號泵開啟，之后根據運行時間的多少來決定開啟哪個泵。如果在開啟一臺水泵且運行一段時間后，發現水位依然處于上漲的趨勢，就應當將下一個水泵開啟。當水位低于低水位時，就應當將運行時間較長的水泵停止；第二，當水位高于警戒水位時，水泵除了檢修泵之外應當將其他的全部開啟；第三，如果發現水泵出現故障，就要對其進行及時停泵與檢修；第四，從現場的實際需求來看，應以節約能源為目標，按照電力系統的峰谷平電價原則需求來開展相應的調整工作，具體操作如下：該無人值守系統以水倉水位作為水泵的起停的基本條件，在此條件滿足的前提下，然后再根據均勻磨損的原則、電價避峰填谷的原則實現水泵的起停。該原理為：首先設定四個水位限值：H1（超限水位）、H2（報警水位）、H3（啟動水位）、H4（停機水位）。當水位達到報警水位時，首先對電網的負荷進行監測，若處于用電谷段或平段時，可以立即啟動；若處于用電峰段，則暫緩啟動。當水位繼續上升至超限水位時，則不論電網負荷如何，必須立即啟動水泵。若水位繼續上升到超限水位時，則表明一臺水泵的排水量已不足以排除礦井出水，以礦井的最大排水能力來排除礦井涌水。不管投入水泵的臺數為多少，水位都要下降到低限水位才可以停泵。也就是當PLC讀取的水倉水位值是H4時，就說明水倉水位比低限水位低，停止水泵機組的運行。

4工業電視系統

對于工業電視系統來說，其主要是通過對一對視頻光端機配以一對光纖將六路視頻的使用來對信號的編碼、傳輸以及解碼等進行模擬，在控制中心將六組視頻模擬信號進行還原，之后將其輸入到硬盤錄像機中予以存儲，同時將視頻監控信號通過以太網接口接入工業電視監控主機進行視頻信號的監控。

結束語

總的來說，通過應用礦山自動化排水技術，不但可以實現節能減排的效果，同時還能夠促進工作效率的有效提升，對礦山采礦工作具有十分重要的意義。

參考文獻：

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