礦井主排水機電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)開發(fā)

孫來運 張魯 劉勇

摘? ?要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤礦行業(yè)也取得了一定的進步，而在煤礦開采過程當中，排水系統(tǒng)是其中的一項重要內(nèi)容，其主要功能為將礦井中的涌水及時排出，而排水系統(tǒng)的運行情況和煤礦的安全開采也具有著十分密切的聯(lián)系。如果排水系統(tǒng)當中存在著故障問題，將會影響到煤礦的正常生產(chǎn)，嚴重情況下甚至會導致井下的巷道被涌水所浸沒，從而威脅到礦井下的工作人員生命安全。本文主要針對某礦井排水系統(tǒng)的實際情況進行分析，并對主排水機電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，分析了傳感裝置的具體布設(shè)方案，探討了一些重要功能設(shè)計工作，完成了對設(shè)計系統(tǒng)的測試，結(jié)果顯示該系統(tǒng)的性能良好，而通過后期的具體實踐應(yīng)用，也充分證明了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：礦井? 排水機電設(shè)備? 監(jiān)測管理系統(tǒng)

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對煤礦行業(yè)的建設(shè)也提出了更高的要求。在具體的煤礦開采過程當中，排水系統(tǒng)的正常運行是十分重要的一項保障措施。通過排水系統(tǒng)可以將礦井內(nèi)的涌水及時排出，從而確保煤礦的安全開采。一旦在排水系統(tǒng)的運行中出現(xiàn)故障問題，將會對煤礦的正常生產(chǎn)造成影響，甚至導致巷道被涌水浸沒，嚴重威脅礦井下工作人員的生命安全。在控制井下排水系統(tǒng)時，多數(shù)煤礦企業(yè)都通過繼電器設(shè)備來有效地進行監(jiān)測和控制，但該方法需要采用人工的方式來進行操作，因此在對井下水位進行監(jiān)測工作的過程中不夠及時，而且準確性較低，特別是在礦井下突然出現(xiàn)涌水量增加的情況時，容易產(chǎn)生安全隱患。而現(xiàn)如今，一些煤礦企業(yè)采用了自動化控制系統(tǒng)來對排水系統(tǒng)進行監(jiān)測，但該系統(tǒng)所擁有的功能相對較少，因此無法滿足具體的工作要求，控制系統(tǒng)也容易出現(xiàn)故障，進而降低了煤礦企業(yè)開采作業(yè)的安全性。因此，應(yīng)對礦井主排水系統(tǒng)的監(jiān)測管理系統(tǒng)進一步完善，保障煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1? 井下排水系統(tǒng)

該礦井在井底安裝有主排水泵房，而礦井內(nèi)的涌水可以通過鋪設(shè)在井中的兩趟排水管路直接排放到地下井水處理站的水池當中。除此之外，在主排水泵房還安裝有三臺多級耐磨離心泵。礦井在三采區(qū)西部邊界位置安裝水泵房和水倉，而在二采區(qū)西部邊界位置安裝有水泵房和水倉。其主排水泵房的水泵安裝有隔爆性能的低壓電動機，并選擇礦用隔爆型真空電磁啟動器來對水泵的啟停進行控制。在礦井的吸水管底部還安裝有底閥，在其正常運行后可以將底閥的閥芯進行取掉，再通過射流泵進行引水，而水泵沒有底閥進行運行，射流泵主要以排水管當中的水壓力來作為能源，并以灑水管當中的水壓力作為備用能源，二者之間裝有切換閥門來進行隔離。在將底閥的閥芯取掉后，其總面積為吸水管口面積的二倍，從而減少了管路的吸程損失。此外在水泵出口位置處還安裝有微阻緩閉式止回閥，從而防止水錘對水泵造成的破壞。在排水管路和其附屬的相關(guān)設(shè)施也按照嚴格的規(guī)范做好了相關(guān)的防腐處理。

2? 主排水機電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

在對某礦井排水設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)進行設(shè)計時，主要通過上位機與下位機的兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用來共同實現(xiàn)相關(guān)操作。該系統(tǒng)中的上位機主要安裝在地面位置，作為監(jiān)控中心，不僅具有計算機設(shè)備，而且還包括組態(tài)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫等不同的部分。而系統(tǒng)的下位機則主要安裝于礦井的水泵房當中，其包含現(xiàn)場操作裝置、傳感裝置等。在監(jiān)測礦井下排水設(shè)備等運行故障時，傳感裝置的輸出信號主要包括模擬信號和數(shù)字信號這兩種類型。而系統(tǒng)所采用的指令執(zhí)行機構(gòu)主要包括高壓啟動執(zhí)行機構(gòu)和遠程電動執(zhí)行機構(gòu)，因此即使系統(tǒng)裝置發(fā)生故障問題，也能夠通過就地控制的方法來有效控制排水系統(tǒng)。模擬量傳感裝置以及數(shù)字傳感裝置主要監(jiān)測排水系統(tǒng)當中各個機電設(shè)備不同構(gòu)件和具體的參數(shù)，再分別通過模擬量輸入模塊和數(shù)字輸入模塊等轉(zhuǎn)化收集到的相關(guān)信息，在輸入值模塊當中進行有效的數(shù)據(jù)分析和處理。而模塊會根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)的指令，并以控制信號的方式，將指令傳輸?shù)礁鱾€執(zhí)行機構(gòu)當中。

3? 傳感裝置的布設(shè)

在井下水位監(jiān)測位置應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的超聲液位監(jiān)測裝置，還要設(shè)置投入式的井下液位監(jiān)測裝置，這樣確保能夠隨時對井下的水位進行監(jiān)測，并獲得更加準確的數(shù)據(jù)。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在對插入式的超聲流量監(jiān)測裝置進行設(shè)置時應(yīng)為管徑的五倍以上，而且還應(yīng)根據(jù)礦井內(nèi)排水管道的實際情況，在主排水管道的出口位置安裝超聲流量監(jiān)測裝置，從而對其出口位置的具體流量進行檢測。在機組上應(yīng)設(shè)置正壓傳感器和負壓傳感器，并將正壓傳感裝置安裝在水泵設(shè)備的出口位置，而負壓傳感裝置則安裝在設(shè)備的入口位置，對出入口的正壓和負壓進行實時監(jiān)測。而且在此基礎(chǔ)上還應(yīng)安裝溫度傳感裝置，從而對溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測，主要安裝在水泵的前軸結(jié)構(gòu)位置與后軸結(jié)構(gòu)位置，從而有效地監(jiān)測這兩處的溫度變化情況。

4? 礦主排水機電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)功能設(shè)計

4.1 上位機功能設(shè)計

在對上位機功能進行設(shè)計時，其所應(yīng)用到的技術(shù)較多，不僅包括計算機技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)等，而且還會應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。而上位機的功能應(yīng)包括儲存、分析、顯示數(shù)據(jù)信息，并通過上位機來完成對下位機排水機電設(shè)備的遠程控制。在上位機當中其組態(tài)軟件的應(yīng)用主要為組態(tài)王6.5版，而所采用的數(shù)據(jù)庫為SQLserver數(shù)據(jù)庫。

4.2 系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計

在礦井主排水系統(tǒng)機電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)當中，主要通過PLC來有效控制整個系統(tǒng)，而在編寫PLC程序時，所采用的平臺為STEP7平臺，而且還能通過結(jié)構(gòu)化的方式來有效地完成相關(guān)的編程工作。在設(shè)計系統(tǒng)監(jiān)控功能時，應(yīng)將其劃分為具體的各個部分，再結(jié)合各個部分的要求來設(shè)計相關(guān)的子程序，而主程序則主要針對子程序的設(shè)計來進一步地實現(xiàn)相關(guān)的監(jiān)控功能。

4.3 系統(tǒng)報警功能設(shè)計

而在礦井主排水機電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)當中，系統(tǒng)的報警功能設(shè)計是十分重要的一項內(nèi)容，通過報警功能可以更好地在機電設(shè)備運行過程中，當其參數(shù)超出設(shè)定極限值后進行報警，并輸出相應(yīng)的報警信號。而各機電設(shè)備的具體限值應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定來進行合理的設(shè)定，而報警信號的情況具體包括高限報警和低限報警。在對井下主排水機電設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)對排水設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況進行有效的判斷，而其主要是通過排水管道當中水流時的大小以及水泵電機裝置中電流的大小來做出相應(yīng)的判斷。

5? 結(jié)語

綜上所述，這套系統(tǒng)目前已在煤礦行業(yè)當中順利運行，在投入運行之后，到目前為止并沒有出現(xiàn)相關(guān)的故障問題。在監(jiān)測系統(tǒng)的具體運行過程當中，可實時地對井下排水系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行收集，并順利切換不同的控制模式。除此之外，該系統(tǒng)的上位機還能夠遠程地對排水系統(tǒng)機電設(shè)備運行情況進行有效的監(jiān)測，在其發(fā)現(xiàn)異常后，會發(fā)出警報，從而及時地進行調(diào)整，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

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