山西望云煤礦中央水泵房集控系統(tǒng)工作模式

韓志芳

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司望云煤礦分公司)

一般來說，通常都會在礦井泵房的排水系統(tǒng)中設(shè)置多臺多級水泵。對于電壓高、功率大、運行工況復(fù)雜的水泵難以實施人工實時監(jiān)控，并且礦井大多采用人工操作方式運行和管理水倉水位監(jiān)測泵房中的設(shè)備，存在操作過程繁瑣、勞動強度大、人為因素多、起泵時間長、自動化程度低等不足，無法滿足礦井自動化運行要求。本研究以山西望云煤礦為例，對該礦中央水泵房集控系統(tǒng)的工作模式進行分析，供類似礦山參考。

1 系統(tǒng)特點及自動化水泵房基本結(jié)構(gòu)

望云煤礦自動化泵房監(jiān)控系統(tǒng)的特點為：①模塊化結(jié)構(gòu)主要作用于PLC控制程序中，程序模塊可用于實現(xiàn)系統(tǒng)的分段調(diào)試、分段運行，清晰、簡捷、易懂的程序結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)模擬調(diào)試更方便，運行速度更快；②系統(tǒng)通過控制水位和壓力自動完成水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命；③系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)負荷和供電部門規(guī)定的平段、谷段、峰段有效控制水泵的開停時間[1-3]；④在PLC軟件中，首先對水位信號進行自動檢測，對不同水位段的水位在單位時間內(nèi)的上升速率進行計算，根據(jù)計算結(jié)果確定礦井涌水量，進而自動增加或減少水泵的運行臺數(shù)，對水泵運行進行合理控制；⑤水泵及其相關(guān)設(shè)備的運行情況可以在系統(tǒng)顯示屏上進行實時顯示，一旦水位、壓力、溫度、電流、電壓等參數(shù)超標，系統(tǒng)則會立即彈出故障報警畫面，自動閃爍故障點，此外，系統(tǒng)還可以保存故障記錄，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)及時查詢；⑥系統(tǒng)的通訊接口功能可以確保PLC實現(xiàn)主機通訊、傳達數(shù)據(jù)、交換信息、遙測遙控等地面監(jiān)測監(jiān)控功能。

該礦自動化水泵房主要由水泵、電動機、進水管、排水管、閥門以及其他附件構(gòu)成?？梢詣澐譃?個部分：①由水泵和電動機組成的泵機組；②由進水管、排水管和換路上各種閥門管件組成的管路[4]。

2 系統(tǒng)工作模式

2.1 就地檢修模式

由于各水泵間控制相對獨立，每個設(shè)備的開啟不受其他設(shè)備狀態(tài)的影響，可以單獨進行正常運轉(zhuǎn)，僅需按下相應(yīng)的按鈕便可開啟對應(yīng)的水泵，如對于1#水泵，則應(yīng)選擇1#管路排水(開啟1#管路閥的同時關(guān)閉2#管路閥)。采用就地檢修工作模式時，可將操作臺上1#水泵操作區(qū)域的旋轉(zhuǎn)按鈕旋轉(zhuǎn)至“就地檢修”工作方式，管路選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“管路1”位置，采用檢修模式開啟水泵排水時，需嚴格按照開停泵流程啟動相應(yīng)設(shè)備。

2.2 就地手動模式

由于各水泵間控制相對獨立，在就地手動模式控制中首先將操作臺開關(guān)切換至“就地手動”工作方式，即可利用就地手動模式實現(xiàn)一鍵啟停水泵，并提前選擇排水管路，在一鍵啟動時，水泵的其他按鈕操作均無效，但“急?！卑粹o除外。采用就地手動模式時，可將操作臺上的旋轉(zhuǎn)按鈕旋轉(zhuǎn)至“就地手動”工作方式和“管路1”，按下操作臺上1#水泵的“啟動”按鈕，水泵會自行按照開停泵流程開啟水泵，正常開泵流程需耗時3～5 min。停泵僅需按下1#水泵的“停止”按鈕即可，停泵流程需耗時2 min。

2.3 就地自動模式

在就地自動模式控制中，首先將操作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)至“就地自動”工作模式 ，便可采用就地自動模式實現(xiàn)開關(guān)水泵，并提前選擇排水管路。在就地自動模式中，一般通過“開泵”按鈕和“停泵”按鈕實現(xiàn)水泵自動運行的投入和退出。

為實現(xiàn)自動模式下開啟1#水泵、2#管路排水，可將操作臺上的旋轉(zhuǎn)按鈕旋轉(zhuǎn)至“就地自動”工作方式和“管路2”，按下操作臺上水泵的“啟動”按鈕，水泵便可進行自動運行(圖1)，若滿足“液位和波峰波谷”設(shè)定條件(圖2)，水泵便可自行開停。

圖1 望云煤礦中央水泵房監(jiān)控軟件平臺

圖2 系統(tǒng)波峰波谷設(shè)定界面

圖2中，波峰時間為每天8:00～24:00，波谷時間為0:00～8:00。波峰(谷)第一開泵水位為水池水位達到開啟1臺泵的水位，波峰(谷)第二開泵水位為水池水位達到開啟2臺泵的水位，波峰(谷)第一停泵水位為水池水位達到停止1臺泵的水位，波峰(谷)第二停泵水位為水池水位達到停止2臺泵的水位。以第一開泵液位和第一停泵液位為例，開泵液位設(shè)為3 m，停泵液位設(shè)為2 m，水泵自動投入運行后，水倉液位達到3 m 后，自動開啟水泵，若干時間后，水倉液位減少至2 m，自動停泵；待水倉液位再次漲至3 m時，水泵再次啟動，若將水泵退出自動運行模式，那么時間和水位條件均滿足時，也不會自動啟停泵。根據(jù)望云煤礦水泵房的特點，系統(tǒng)負壓為-40～-42.5 kPa，正壓為1.50 MPa，流量為150 m3/h，軸溫為90 ℃。

2.4 集控檢修模式

將井下操作臺旋轉(zhuǎn)按鈕旋轉(zhuǎn)至“集控”模式，由于各水泵間控制相對獨立，每臺設(shè)備開啟不受其他設(shè)備狀態(tài)的影響，各設(shè)備可以單獨正常運轉(zhuǎn)，僅需按下對應(yīng)的按鈕便可開啟相應(yīng)設(shè)備。

2.5 集控手動模式

由于井下各水泵間控制相對獨立，在集控手動模式控制中，首先將對應(yīng)的控制方式選擇為“集控、手動”，便可利用手動模式實現(xiàn)一鍵啟停泵，并提前選擇好排水管路，在進行一鍵啟停操作水泵時，水泵的其他按鈕操作均無效，但“急停”按鈕操作除外。

2.6 集控自動模式

在集控自動模式中，首先將對應(yīng)控制方式選擇為“集控、自動”，便可利用自動模式實現(xiàn)啟停水泵，并提前選擇好排水管路。在集控自動模式中通過“一鍵啟動”按鈕和“一鍵停止”按鈕實現(xiàn)水泵自動運行的投入和退出，只要滿足開啟水泵的條件，水泵便會自動啟動。

3 結(jié) 語

詳細分析了望云煤礦中央水泵房監(jiān)控系統(tǒng)的特點及工作模式，對于進一步優(yōu)化礦井多水平水泵排水系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控，提高礦井的自動化控制水平有一定的參考意義。