超化煤矿-300主排水泵房自动化监控系统的研究与应用

1、超化煤矿-300主排水泵房自动化监控系统的研究与应用【摘要】排水系统在煤矿中非常重要，排水系统的完好与否，直接影响着煤矿的安全生产。我们结合实际情况，经过分析与研究，在-300主排水泵房安装了自动化监控系统，从而保证了排水系统的稳定性和可靠性。【关键词】泵房；自动化；监控；应用 abstract the drainage system in the coal mine is very important, the drainage system perfect or not, directly affects the safe production of coal mine. we combi

2、ned the actual situation, through the analysis and research, in the main -300drainage pumping station installed automatic monitoring system, so as to ensure the stability and reliability of the drainage system. key words pump; automation; monitoring; application一、前言矿井主排水系统是保证矿井安全的关键系统之一，在煤矿安全生产中有着举足

3、轻重的作用，为增加排水设备安全运行的可靠性，提高设备自动化程度，超化煤矿根据-300泵房的排水系统的实际情况实施全自动控制。以往水泵的开停、轮换及监控完全由人工操作。该方式对操作人员来说繁琐复杂，而且误操作率较高。水位的监测、水泵的开停及选择均由人工完成，还做不到根据水位或其它参数自动开停水泵，这将严重影响井下主排水泵房的管理水平和经济效益的提高，原有的水泵控制和管理方式落后、自动化程度低以及落后的控制方式严重制约着矿井的生产能力。超化煤矿-300泵房自动控制系统采用地面、井下集中监测、控制的方式，可以实现对煤矿井下泵房各种设备数据的实时采集、精确计算、可靠的自动控制和保护，形成一个完善的自动

4、监测与控制系统。二、泵房控制系统结构设计1、水泵控制对象和保护对象：（1）水泵自动控制系统：实现水泵运行自动化,保证水泵安全稳定运行。水泵自动控制系统包括数据采集、水泵自动轮换、水泵自动控制、状态动态显示、故障报警和数据上传等6个部分。如下图所示1.1、数据采集与检测：系统采集与检测的数据：电机电流、电机温度、水泵轴温、闸阀开度、出水口压力、水仓水位、主排水管流量、吸水管真空度、电动闸阀的开关限位、电动球阀状态、电机状态、电机故障点、射流及真空泵工作状态等。数据主要是由各传感器采集后送入plc处理;plc则按录入的运用程序进行处理各类数据;发出各类操作与执行指令同时将处理后的相关数据通过网络传

5、送至其它监控设备.1.2、水泵自动转换：为了防止备用泵、电气设备和备用管路长期不用而导致设备受潮或出现其他故障而不能及时投入以至影响矿井排水安全，本系统程序设计水泵自动轮换工作;控制程序将水泵启停次数及运行时间等参数自动记录累计，系统根据这些运行参数按一定规律自动启、停水泵，使各水泵及其管路的使用率分布均匀，当水泵在启动或运行过程中出现故障时，系统自动停止故障水泵、投入新的水泵排水，实现水泵自动转换工作，同时系统自动发出声光报警，并在操作屏和地面操作站上动态闪烁显示，记录故障，达到有故障早发现、早处理。启、停原则:休息时间最长的泵优先启动;工作时间最长的泵优先停机。1.3、自动控制：系统控制设

6、计选用了西门子s7300 plc为控制主站，该plc为模块化结构，由cpu315-2dp、数字量i/o、模拟量输入、通讯口等模块构成。plc自动化控制系统根据水仓水位的高低或者根据用户设定的时间段来建立数学模型，合理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制水泵运行。1.4、动态显示：就地动态显示选用贝尔人机界面作为操作屏，地面操作站系统动态显示采用国际主流的组态软件开发，系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电动球阀和电动闸阀等的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警，直观地显示电动球阀和电动闸阀的开闭位置，实时显示负压、正压、电机工作电流、主排水管流量、水仓水位等。采用图形、趋势图

7、和数字形式直观地显示排水管路的瞬时流量及累计流量、电机温度等动态值，超限报警，自动记录故障类型、时间等历史数据，并通过每台水泵的流量计算出水泵的有效功率，以提醒巡检人员及时检修或更换水泵。1.5、通讯接口：plc通过rs485方式与操作屏进行通讯，将水泵机组的工作状态与运行参数传至操作屏;完成各数据的就地动态显示并由井下光纤，将水泵机组的运行状态、参数传至地面生产指挥调度中心或机电控制中心，在地面生成图形、趋势图和数字形式等直观的界面信息，在地面监控中心有上位机，上位机通过opc接入全矿井安全生产自动化控制网，管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制

8、信息，实现井下主排水系统的四遥，并为矿领导提供生产决策信息。监控主站可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点。（2）水泵自动控制主站与分站：控制系统主站由双plc、彩色人机液晶显示界面、网络交换机、本安鼠标等组成;可显示各工作状态界面、各参数设置界面、各控制界面、各故障记录界面、各曲线分析界面、各用户密码设置界面、各分站相关界面等;主站负责水仓水位数据采集同时向各分站发出启、停指令;本主站具有rs485通讯接口，通过以太网或工业总线接口与上级监控系统、下级各分站完成通讯，实现远距离监控。分站由plc、控制输出放大器、电源等组成;负责对原始一次信号的采

9、集与传输，包括所需的电气参数、水泵系统工作状态、故障信号等。同时接受主站监控系统传来的各种动作指令和保护调试指令并可靠执行，实现远方操作或自动化运行控制、接受解锁命令后能修改参数设定等。（3）水位检测、流量检测：矿用液位传感器、超声波流量计信号接入。（4）射流系统：真空度检测、射流电动球阀控制、排气管路电动球阀控制等。（5）抽真空系统：抽真空电机控制、排气管路电动球阀控制、真空度检测等。（6）底阀水泵的控制：灌引水、开泵。2、水泵操作：单台水泵自动启动的过程为：启动抽真空系统或射流系统、检测真空度、启泵、检测水泵出水口压力与电机电流、打开水泵出水口电动阀。停机过程则为先关水泵出口电动阀 ,后通过启动柜停止水泵。2.1、运行前状态检测：开泵前检查待开水泵的高压柜及电机综保的供电状态;待开水泵的负压、正压、工作电流、正压电动闸阀状态;水仓水位实