PLC 技術(shù)在礦山井下水泵自動化排水中的應(yīng)用

李召國

（源鑫礦業(yè)有限公司，福建南平 353600）

1 礦井情況概述

目前，福建省政和縣源鑫礦業(yè)有限公司（以下簡稱源鑫公司）采用的礦山井下排水方式主要是兩級接力排水方式，設(shè)有+30 中段與+369 中段兩級排水。在控制方面采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制方式，依靠人工手動切換水泵的控制系統(tǒng)。隨著作業(yè)任務(wù)增加，導(dǎo)致公司人手緊張，影響到排水作業(yè)的效率。為滿足礦山井下排水作業(yè)的需求，同時提高生產(chǎn)作業(yè)的安全要求，滿足節(jié)能減排的總體要求。公司決定采用水泵自動化控制運行，以保證整體排水系統(tǒng)運行的安全可靠，從而達到現(xiàn)場無人值守的目的。同時實現(xiàn)排水系統(tǒng)水位的自動控制以及設(shè)備溫度、振動和壓力的自動檢測，保證系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患。

2 PLC 程序控制系統(tǒng)實施方案

2.1 具體的實施內(nèi)容

源鑫公司利用PLC 技術(shù)對排水系統(tǒng)的壓力、液位、振動、溫度以及流量等參數(shù)進行監(jiān)測；現(xiàn)場安裝調(diào)試控制線纜，實現(xiàn)自動控制以及人機對話。

2.2 技術(shù)特點、關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝

源鑫公司PLC 程序控制系統(tǒng)分為就地手動模式、集中自動模式和遠程控制模式，其中遠程控制模式是采用自動與手動相結(jié)合的方式。當(dāng)系統(tǒng)處于集中自動模式時，由PLC 系統(tǒng)自動檢測水位、壓力以及相關(guān)信號，自動控制各泵組的運行，這樣不需要人工參與；采用遠程控制工作方式，則是由工作人員選擇某臺或幾臺泵組投入到工作中，然后由PLC 系統(tǒng)自動完成對已選泵組的啟停與監(jiān)控工作，而且這種操控方式還擁有一鍵啟停的功能；當(dāng)采用就地手動方式時，一般是進行故障檢修或是進行手動試車的情況。在實際運行中，基于PLC 技術(shù)，當(dāng)某臺水泵及其附屬設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動控制該泵組退出運行狀態(tài)，不影響其他泵組的正常運行。此外，PLC 柜上還設(shè)有任何一臺泵組的禁止啟動按鈕，當(dāng)進行設(shè)備檢修時，就可以避免其他工作人員出現(xiàn)誤操作的現(xiàn)象，從而保證整套系統(tǒng)運行的安全可靠。技術(shù)路線圖如圖1 所示。

2.3 技術(shù)性能指標

公司的PLC 自動排水系統(tǒng)采用了國際上先進的工業(yè)控制計算機，并配設(shè)隔離型輸入輸出通道，具有極強的防塵、抗震和抗干擾能力，且性能十分穩(wěn)定，并具有可擴充性。因其強大的抗干擾性能，能使最終的測量誤差小于2%。具體監(jiān)控項目及參數(shù)量程見表1～表3。

圖1 源鑫礦區(qū)井下PLC 自動排水技術(shù)路線圖

表1 主要監(jiān)控項目及參數(shù)量程

表2 主要監(jiān)控項目測量精度

3 源鑫公司PLC 自動排水系統(tǒng)與原有技術(shù)的對比分析

基于PLC 技術(shù)的先進性與可靠性，源鑫公司采用的方案對于泵站水泵以及附屬設(shè)備和管道液動閥門等裝置都安裝了PLC自動控制系統(tǒng)，以便于自動檢測運行的參數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)顯示。利用光纜線將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)調(diào)度中心，對水泵排水系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)報警顯示。在實際運用中，該系統(tǒng)通過實時監(jiān)測并檢測水倉的水位以及其他參數(shù)，對其進行智能分析，然后自動控制水泵輪流排水作業(yè)，同時適時啟動相應(yīng)備用泵，通過這種方式，合理調(diào)度井下水泵的運行。

表3 其他監(jiān)控項目及參數(shù)量程

4 PLC 技術(shù)的運行方式研究

（1）就地控制。分為就地手動控制和就地自動控制。其中就地手動控制主要是用于系統(tǒng)故障檢修以及手動試車的環(huán)節(jié)。由于源鑫公司井下水泵兩級接力排水+30 水泵房和+369 水泵房都是由2 個吸水井構(gòu)成，各配備了3 臺水泵，在實際工作中，一臺水泵工作，一臺備用，另一臺則是用于檢修。當(dāng)某臺水泵及其附屬設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動將該泵組停止并退出，然后啟用備用水泵。然后就可以采用手動模式對故障泵組進行檢修；就地自動控制則是該系統(tǒng)監(jiān)測水倉水位。

（2）遠程控制。這種方式是由工作人員選擇某一臺或幾臺泵組投入運行，然后再交由PLC 系統(tǒng)自動完成相關(guān)泵組的啟停與監(jiān)控工作。此外，這種運行模式還具有一鍵啟停的功能。

（3）緊急停泵操作。在礦山井下排水工作中，經(jīng)常會遇到各種緊急情況。一旦出現(xiàn)這種情況，工作人員就可以借助“緊急停泵”按鈕，實現(xiàn)緊急停泵操作，并自動關(guān)閉閥門。