礦井主排水自動化控制系統研究

摘 要：隨著我國社會生產力水平的提升，經濟步伐的推進，我國的煤礦事業也在這個過程中得到了較大程度的發展。在煤礦生產過程中，排水也是一項非常重要的工作，其排水系統的流暢性以及自動性對于煤礦整體運行效果以及工作量的減少都具有重要的意義。文章就礦井主排水泵自動化控制系統的研究思路進行一定的研究。

關鍵詞：礦井主排水;自動化;控制系統

一、 引言

礦井主排水系統是煤礦安全管理的重點，是煤礦生產成本管理中的耗能大戶，如何實現礦井主排水泵安全、可靠、經濟運行，是煤礦機電管理工作者研究的重要課題。傳統的礦井主排水系統管理方式：安排大量人員專門上崗，設備運行的安全性和可靠性全部靠人把握，礦井本質安全程度低;礦井總體涌水計算、水泵排水工作情況依靠人為統計，很難做到調荷避峰;設備檢查檢修管理依靠人為感知和經驗判斷，檢查檢修滯后于生產需要。在國家科技興安和節能減排的社會大環境下，實現礦井排水系統自動化控制尤為重要。當前，多數煤礦都在實施主排水系統自動化控制工程，相互之間實現的功能和可靠性方面都有很大的差異性。如何解決礦井主排水泵可靠性起動、選用一個什么樣的方案、實現一個什么樣的控制目標是實施礦井主排水系統自動化控制需要研究的問題。

二、 排水自動化設備啟動原理

水泵開啟時，系統先進行射流排真空，水泵達到真空后，真空壓力表輸出信號，系統接收到真空壓力表的信號后將自動起動水泵電機，同時關閉射流泵真空管路及射流泵入水管路閥門，閥門關閉后打開水泵出水管路電動閘閥進行排水。若電動閘閥打開后一定時間內水泵壓力未達到設定值（一般是因為水泵或上水管路漏氣導致）系統將會自動停止水泵運行并關閉電動閘閥同時報警。當水倉水位達到低位時將先自動關閉排水管路電動閘閥，電動閘閥關閉到位后（若一定時間內未關到位則按故障方式停止）停止水泵電機。系統設置低限水位、高限水位、上限水位和危險水位四種水位線。當水位達到高限水位時，系統自動啟動“運行泵”;達到上限水位時，系統自動啟動下一個“運行泵”;達到危險水位時啟動“備用泵”。水位低于上限水位時自動停止“備用泵”;低于高限水位時停止一個“運行泵”;當達到低位時自動停止另一個“運行泵”。其次，根據實際需要也可切換到手動控制方式。此方式下操作人員可通過手動控制按鈕人工手動控制各臺水泵電機的起停及各電動閘閥開關。當出現水位超限、開關故障、壓力下降、流量下降等故障時系統將自動停止運行，并提示、報警。

三、 井下主排水自動化控制目標

可依據水倉水位起停水泵，提高水泵有效利用率，降低成本，節能增效;可減少看護人員，并可充實設備維護檢修隊伍，提高維護質量，減少事故發生，變發生事故后的被動檢修為主動的定期檢修，提高設備的使用率，實現減人增效;可以保證煤礦的安全生產，改善工作環境，提高勞動生產率;可有效地保護水泵電機等設備，延長使用壽命，減少事故停機時間，提高排水能力;有效地提高突水、透水事故的應急處理能力，防止災害的發生。

四、 自動化排水系統功能分析

數據采集功能需要控制系統通過安裝在管道以及水泵上的傳感器采集開關量和模擬量。不同傳感器為控制系統提供不同的信號數據，控制系統通過安裝在水泵電機上的開停傳感器傳輸開停信號，控制電動機的開停狀態，通過安裝在水泵內的壓力傳感器監測水泵內部的壓力情況，根據壓力監測值控制水泵開停狀態。在水泵開啟之前要進行吸水管路的真空度，通過安裝在吸水管路內的真空壓力感應器監測管路內部的真空度，控制系統根據監測值控制電動機的開停狀態。

信息管理功能。井下排水自動控制系統通過PLC的編程能夠實現水位信號的自動收集和識別功能，根據實時收集的水位信號，通過既定的計算程序計算單位時間內不同水位段的水位上升速率，并且通過各個部位傳感器采集的壓力、流量、溫度、電流、電壓等數據，綜合分析排水系統運行狀況，并對各類數據信息進行集中管理和處理，同時還會對整個排水系統中各設備的運行參數進行實時的記錄，供檢修或故障檢查時使用。

自動排水控制系統的控制功能可以分為遠控、手動以及集控三種方式，采用手動的方式是在水泵房的幾種控制平臺上，操作人員根據實際情況控制每個水泵的開停順序以及相關設備的工作情況。集控方式同樣也是在水泵房的操作平臺之上實現控制操作，但是控制系統會根據預先設定的開停水泵條件，決定水泵的開停狀態。遠控方式對于水泵及其關聯設備的開停控制則是在上位機水泵監控界面上完成，系統可根據操作人員的配置設置控制權限。

故障診斷功能是自動控制系統通過各個感應器實現對于各個子系統運行狀態的監測，查找運行故障。當系統根據水位監測情況開啟水泵的時候，控制系統會在此之前提前啟動射流泵或者是真空泵，對管路內的真空壓力進行檢測，當壓力值符合開啟要求時則開啟水泵電動機，同時將真空管路的閥門關閉。如果在水泵開啟之后的一段時間之內，排水管路壓力監測情況不滿足測定值要求時，這時控制系統就會關閉排水泵，并發出故障報警信號。

五、 結語

綜上所述，在我國礦井生產的過程中，礦井主排水自動化控制系統具有積極的意義，需要我們充分的重視。

參考文獻：

[1]張延昭.礦井主排水系統自動化控制的研究與實現[J].現代制造，2017（27）：37-38.

[2]肖雅丹，王占山.基于物聯網的煤礦綜合自動化控制系統研究[J].控制工程，2018，25（5）.

作者簡介：張文，龍煤集團雙鴨山礦業有限責任公司雙陽煤礦。