礦井水綜合自動化監控系統的設計與應用

許紅偉 孔凡勇 袁淑光

摘要：本系統可實現就地、遠控、地面遙控設備開停，可實現手動、自動、檢修方式開停，在地面可用井上方式自動開停并監控。設備的各種運行參數均可在線監控，實現設備保護閉鎖，保證了設備的安全。

關鍵詞：礦井水；智能化；在線監測

礦井水害為主要災害，而在新驛礦更為突出的則是水害，這也為礦井的災害治理和防御工作帶來了很大的難題。經領導和有關部門研究決定在新驛八采區增設采區泵房。在這種情況下，要想保證電氣設備的安全穩定運轉必須設計一套安全系數高，智能化程度高，且能夠實現遠程控制的控制系統。依據我礦具體情況設計和安裝了八采區泵房自動化系統。

1研究過程

根據有關部門出具的檢測報告和礦上制定的指導方針，從實際出發，充分考慮了各方面的安全因素，并查閱了相關的設計質料吸取了同類系統的設計經驗教訓后，設計了本套綜合自動系統。

2技術原理

綜合系統有3種操作方式即檢修、手動和自動方式，操作方式的轉換通過集控操作臺上的轉換開關完成。

檢修模式；即在操作臺上和每臺水泵的就地控制箱上通過按鈕對相應設備的控制方式，此方式不受任何閉鎖的限制，只在應急及檢修時使用，在正常的情況下嚴禁使用。此方式下電動閘閥點動控制，必須一直按著。其他的按鈕則不必如此。

手動模式：即對每臺設備的控制通過集中控制臺上和每臺水泵的就地控制箱上的相應按鈕操作來完成。每臺設備的起停順序受閉鎖條件的限制。以1#泵系統為例，當需要開1#水泵排水時，將“1#水泵禁起”開關按順時針旋起，水泵選擇開關選擇1#泵，“自動/手動”轉換開關轉換到手動位置，“地面/井下”轉換開關轉換到井下位置， “1#運行/備用/檢修”轉換開關轉換到運行位置，選擇射流/真空泵射流方式，“1#/2#真空泵”選擇想使用的真空泵，按真空泵啟動按鈕，啟動真空泵，真空泵運行后，真空泵運行，，之后再 “電磁閥開”按鈕（選擇幾號水泵對應幾號電磁閥）同時注水電磁閥打開，進行排真空，當真空達到一定程度時（和水位有關）“1#泵負壓顯示”指示燈亮，這時按“1#水泵啟動”按鈕，啟動1#水泵，當水壓達到一定程度時（程序設定）“1#正壓顯示”指示燈亮，按“閘閥打開”按鈕，打開1#閘閥，閘閥開到位后指示燈亮，電流顯示正常排水成功。此時可先關閉電磁閥，再關閉真空泵。排水完畢后先按“閘閥關閉”按鈕，關閉閘閥，閘閥關閉到位后指示燈亮，再按“水泵停止”按鈕，停止水泵電動機運行，排水完畢按下“1#水泵禁起”按鈕。防止有誤操作。

自動模式：以1#泵系統為例，。當需要開1#水泵排水時，將“1#水泵禁起”開關按順時針旋起（箭頭指示方向），水泵選擇開關選擇1#泵，“自動/手動”轉換開關轉換到自動位置，“地面/井下”轉換開關轉換到井下位置， “1#運行/備用/檢修”轉換開關轉換到運行位置。選擇你的射流方式，如選擇則真空泵則“1#/2#真空泵”選擇想使用的真空泵，此時可按住“自動啟動”按鈕5秒以上后水泵將自動完成手動操作啟動水泵的全過程，排水完畢后按“自動停止”按鈕水泵自動完成手動操作停止水泵的全過程。當“地面/井下”轉換開關轉換到地面位置時，通過計算機界面上進行操作，鼠標點擊投入想使用的真空泵，此時監控畫面出現“允許操作”方可進行自動啟動，在水泵畫面里面按對應水泵“啟動”按鈕5秒以上即可啟動水泵，按“停止”按鈕即可停止水泵

智能模式：首先在監控界面選擇好真空泵，同自動方式，選擇好相應轉換開關，系統將按以下方式全智能運行：當1#水倉高水位時， 1#水泵將自動啟動，此情況持續時間大于20分鐘時，2#水泵將自動啟動，當1#水倉低水位1#，2#泵將自動停止。2#水倉水位用于控制3#啟動方式同1#，2#水泵，這其中3臺水泵即使同時處于啟動條件，也不會同時啟動，系統將會逐個啟動水泵。當系統出現故障時（顯示屏故障畫面有顯示），按故障復位鈕復位故障后才可重新啟動。

3研究方法

本系統的設計從我礦的實際情況出發，用科學理論作指導，經過主管部門論證，切實可行，同時針對八采區出水量大的特點，選擇3臺大功率電動機，同時設置相應的輔助設施，保證礦井的安全。為保證設備的安全運行采用就地和遠程控制相結合，即能在井下泵房開停設備也可在地面實現遠程控制。

4創新點

本系統的創新主要體現在以下下幾方面，本系統可實現多地點開停設備，在八采泵房可使用手動、自動、檢修方式開停，在地面可用井上方式智能自動開停設備。設備的各種運行參數都可在上位機上進行監控，對于嚴重事故可實現閉鎖，進一步保證了設備的安全。多地點開停設備主要是為防止出水量大的情況下人員需要撤離時，關閉好防水閘門可以實現設備的不間斷運行，為礦井的安全提供保證。為減小大功率電動機啟動時對電網電壓的影響采用先進的軟啟動裝置，提高了供電質量，保證了全礦井的供電安全。就地控制箱與集控PLC之間通過profibus通信電纜連接，減少了外部接線，節約了成本，降低了故障率。通過井上下千兆光纖（工業以太網）環網與上位機進行通信，不需再單獨輻射線路，進一步完善了礦山數字化，真正實現了數字化礦山。

5結束語

該自動化系統自使用以來運行良好，達到預期理想效果，在技術方面，采用遠程通信技術解決了多地點監測監控難的問題，實現了操作工遠程一鍵式開停。在少增加新設備的基礎上就可實現目標監控。同時讓崗位工從噪音的工作環境中解放出來，保證了工人的身心健康。系統建設前期投入不大，但系統的穩定性和智能性得到了很大得到提高。從人力、物力、財力的投入和產出的對比來看，能夠達到較高的經濟指標。同時解決了礦井水危害的威脅，能夠滿足我礦排水任務的需要，達到了預期理想效果。該系統各種保護齊全，動作靈敏安全可靠，且維護量不大，降低了工人體力勞動強度。采用新型傳感器技術大大提高了設備運行安全系數，同時降低了工人工作過程中由于人的因素引起的設備的不安全。自動化系統的實現讓操作工從繁瑣的工作中脫離出來，遠距離開停設備，是操作工遠離了危險的工作環境，為人身安全提供了更好的保障。

參考文獻：

[1]劉昌亮.煤礦排水綜合自動化系統的設計與應用[J].煤炭技術.2013.32（3）.

[2]張漢昌，徐春香，張金波，宗立軍.高瓦斯礦井多水平排水系統綜合自動化監控技術的應用實踐[J].煤礦機電.2013（1）：107-110.

（作者單位：山能臨礦集團新驛煤礦）

作者簡介：

許紅偉于1981年9月出生，本科學歷，職稱是工程師并擔任副區長職務。

孔凡勇于1975年8月出生，本科學歷，職稱是工程師并任區長職務。

袁淑光于1982年8月出生，專科學歷，擔任副區長職務。