水泵排水系统技术介绍

1、井下主排水泵房自动控制系统井下主排水泵房自动控制系统技术介绍技术介绍 ZSK(A)ZSK(A)矿用水泵自动化电控装置矿用水泵自动化电控装置 唐山开诚电器有限责任公司唐山开诚电器有限责任公司井下井下泵房泵房概况概况电动闸阀排真空管路配电设备排真空设备ZSK(A)矿用水泵自动化电控装置防爆合格证号：10721004煤安标志证号：MAB070412矿用隔爆兼本安型可编程控制器KXJ-30/1140(660)本安控制显示台KXA-2矿用本安型压力传感器GPD10矿用隔爆型高压软起动控制器QBRG-300/6K投入式液位传感器KGU7矿用防爆电动球阀DFH20/7压力变送器KGY50矿用隔爆兼本质安全型

2、数字超声波流量计LCZ-803本安控制显示台投入式液位传感器超声波流量计电动闸阀矿用本安型压力传感器一、系统规范与标准一、系统规范与标准1 1、遵循的设计原则、遵循的设计原则1 1）以）以煤矿安全规程煤矿安全规程为基础，并结合现场实际情况；为基础，并结合现场实际情况；2 2）遵循）遵循“五高五高”建设方针，即高起点、高技术、高质量、高效率、建设方针，即高起点、高技术、高质量、高效率、高效益，突出效益优先；高效益，突出效益优先；3 3）技术先进，可靠性高，扩展与升级容易，具有故障自诊断功能，）技术先进，可靠性高，扩展与升级容易，具有故障自诊断功能，做到够用、适用、好用、易扩展；做到够用、适用、好

3、用、易扩展；4 4）充分利用现有资源，在技术先进的基础上，做到经济实用；）充分利用现有资源，在技术先进的基础上，做到经济实用；5 5）网络通讯功能强大，易于与其它系统集成）网络通讯功能强大，易于与其它系统集成。 2 2、遵循的主要现行标准、遵循的主要现行标准GB4796 GB4796 电工电子产品环境条件电工电子产品环境条件GB20062 GB20062 电力装置的继电保护和自动装置设计规范电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50058 GB50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB4720-84 GB4720-84 低压电器电控设备低压电器电控设

4、备GB50171-92 GB50171-92 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施式及验电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施式及验收规范收规范IEC144 IEC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级低压开关和控制设备的外壳防护等级ANSI488 ANSI488 可编程仪器的数字接口可编程仪器的数字接口ISA-55.2 ISA-55.2 过程运算的二进制逻辑图过程运算的二进制逻辑图ISA-55.3 ISA-55.3 过程操作的二进制逻辑图过程操作的二进制逻辑图ISA-55.4 ISA-55.4 仪表回路图仪表回路图3 3、系统适应环境、系统适应环境工作温度工作温度 0 06060存储温度

5、存储温度 -40-408585工作湿度工作湿度 5 595%95%，无冷凝，无冷凝工作环境工作环境 无滴水及震动无滴水及震动抗干扰性抗干扰性 距电子设备距电子设备1.2m1.2m处发出的电磁和射频干扰处发出的电磁和射频干扰( (频率频率 400400500MHz500MHz，功率，功率5W)5W)，不影响其正常工作。，不影响其正常工作。保护等级保护等级 IP54IP54、 IP33IP33（本安）（本安）防爆类型防爆类型 隔爆，本安隔爆，本安二、系统方案二、系统方案1 1、系统要求、系统要求1. 1. 能够自动采集、显示水泵的各种运行参数；能够自动采集、显示水泵的各种运行参数；2. 2. 能够

6、根据水仓水位、生产工作制及负荷情况控制水能够根据水仓水位、生产工作制及负荷情况控制水泵自动工作。泵自动工作。3. 3. 能够根据监测到的信号判断水泵的工作情况，故障能够根据监测到的信号判断水泵的工作情况，故障时能及时发出报警信号，并根据故障类型停泵。时能及时发出报警信号，并根据故障类型停泵。4.4.可自动、手动控制水泵的启停及电动闸阀的开、关及可自动、手动控制水泵的启停及电动闸阀的开、关及开度。开度。5. 5. 在矿井地面调度监控中心可完成对水泵控制的各种在矿井地面调度监控中心可完成对水泵控制的各种操作。操作。6. 6. 系统应能与矿井综合调度系统无缝连接，实现数据系统应能与矿井综合调度系统无

7、缝连接，实现数据的共享。的共享。系统的主要监测信号有：系统的主要监测信号有：各水泵及真空泵的开停信号；各电动闸阀的开关位置信各水泵及真空泵的开停信号；各电动闸阀的开关位置信号；排水管路的流量；水仓的水位信号；水泵的真号；排水管路的流量；水仓的水位信号；水泵的真空度、排水压力；电机温度及电机轴承温度信号；空度、排水压力；电机温度及电机轴承温度信号；水泵电机的工作电流等。水泵电机的工作电流等。系统的控制信号有：系统的控制信号有：主电机的开停控制；真空泵开停控制；液动闸阀控制及主电机的开停控制；真空泵开停控制；液动闸阀控制及真空引水电磁阀的开闭控制。真空引水电磁阀的开闭控制。排水管路的流量选用超声波

8、流量计进行检测；排水管路的流量选用超声波流量计进行检测；水仓的水位选用超声波液位计进行检测；水仓的水位选用超声波液位计进行检测；电机轴承温度由电机厂家设电机轴承温度由电机厂家设PT100PT100进行检测；进行检测；真空度和压力传感器选用精度高、稳定性好的传感器；真空度和压力传感器选用精度高、稳定性好的传感器；实现功能实现功能1 1、自动控制功能、自动控制功能 根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电负荷等参数根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电负荷等参数自动开启、停止水泵的运转，并能实现泵阀的联锁自动开启、停止水泵的运转，并能实现泵阀的联锁启动，对运行中的各种参数进行实时监控，通过接启动，对

9、运行中的各种参数进行实时监控，通过接口向上传送数据。口向上传送数据。1 1）地面计算机统计出每天矿井的用电负荷情况，确定）地面计算机统计出每天矿井的用电负荷情况，确定用电高峰、低谷时间，并将参数传给本机；或在本用电高峰、低谷时间，并将参数传给本机；或在本机上根据统计出的时间进行设定。机上根据统计出的时间进行设定。2 2） 根据所监测的水位信号，设定出低水位、高水位和根据所监测的水位信号，设定出低水位、高水位和上限水位信号。低水位时停泵；高水位时水泵二台上限水位信号。低水位时停泵；高水位时水泵二台运行、二台备用、一台检修；上限水位时三台泵运运行、二台备用、一台检修；上限水位时三台泵运行，另二台备

10、用或检修。行，另二台备用或检修。3 3）每台水泵设置远控、自动、手动和检修四种工作）每台水泵设置远控、自动、手动和检修四种工作方式，工作方式可直接在本机上设定或由地面主机设方式，工作方式可直接在本机上设定或由地面主机设定。当水位达到高位或不在高位而处在用电低谷时间定。当水位达到高位或不在高位而处在用电低谷时间内，将自动启动运行泵，当达到低位或不在高位而处内，将自动启动运行泵，当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵。当水位达到上限水位在用电高峰时间内时自动停泵。当水位达到上限水位时，自动启动时，自动启动“运行泵运行泵”及及“备用泵备用泵”，直到水位低，直到水位低于高位时停止于高位时停

11、止“备用泵备用泵”只运行只运行“运行泵运行泵”， 当达当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵。到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵。4 4）系统可自动或手动选择以实现备用泵的循环启动）系统可自动或手动选择以实现备用泵的循环启动和停止。和停止。5 5）将本机工作方式转为）将本机工作方式转为“地面控制地面控制”时，各水泵由时，各水泵由地面主机控制。地面主机控制。6 6）当运行的水泵出现轴承超温、开关柜故障、流量）当运行的水泵出现轴承超温、开关柜故障、流量不够时自动停止运行，并提示、报警。不够时自动停止运行，并提示、报警。2. 2. 手动控制功能：手动控制功能：根据实际需要也可

12、以从自动控制方根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式。此方式下操作人员在操作式切换到手动控制方式。此方式下操作人员在操作台上人工手动控制。台上人工手动控制。3. 3. 单机自动控制：单机自动控制：地面监控主机将工作方式切转到单地面监控主机将工作方式切转到单机自动时，可在地面监控主机上单独控制系统中的机自动时，可在地面监控主机上单独控制系统中的各设备。各设备。4. 4. 就地手动控制：就地手动控制：各设备工作方式打到就地位置时，各设备工作方式打到就地位置时，可直接在开关柜上人工手动控制。此方式主要用于可直接在开关柜上人工手动控制。此方式主要用于设备检修时。设备检修时。5. 5. 现场

13、编程：现场编程：用户可在现场通过面板上的键盘对程序用户可在现场通过面板上的键盘对程序或参数进行修改。或参数进行修改。6. 6. 组网功能：组网功能：该分站与水窝排水控制器一起挂接在中该分站与水窝排水控制器一起挂接在中央变电所的网络交换机上，通过交换机与全矿综合央变电所的网络交换机上，通过交换机与全矿综合自动化系统连接。自动化系统连接。7. 7. 水泵运行计量水泵运行计量/ /时间时间/ /运行统计：运行统计：在地面控制站上应在地面控制站上应可分别对每台水泵的运行电耗、工作时间等进行统计，可分别对每台水泵的运行电耗、工作时间等进行统计，便于管理人员及时掌握每台水泵的工况。便于管理人员及时掌握每台

14、水泵的工况。8. 8. 图形曲线显示：图形曲线显示：在地面控制站上应可实时显示各设在地面控制站上应可实时显示各设备运行图。并提供开放式的图形制作软件，用户可随心备运行图。并提供开放式的图形制作软件，用户可随心所欲描绘各种动态图形、静态图形，同时支持多种图形所欲描绘各种动态图形、静态图形，同时支持多种图形格式（格式（BmpBmp、JpgJpg、GifGif、IconIcon、AviAvi等等），图形画面具等等），图形画面具有链接功能，可以很方便地切换其它画面显示。可显示有链接功能，可以很方便地切换其它画面显示。可显示实时曲线，可显示年、月、日各时间段的历史曲线和具实时曲线，可显示年、月、日各时间

15、段的历史曲线和具体数据表。体数据表。9. 9. 实时报警实时报警/ /报警记录：报警记录：在现场在现场PLCPLC控制器上可汉字显控制器上可汉字显示各故障信息并报警，在地面控制站上可显示现场单元示各故障信息并报警，在地面控制站上可显示现场单元当前的报警信息以及保存的报警记录。当前的报警信息以及保存的报警记录。1010、系统具有真空泵和射流引水真空装置双套设施控制、系统具有真空泵和射流引水真空装置双套设施控制功能。功能。本监控系统具有以下几方面特点：本监控系统具有以下几方面特点：1 1、选用先进的控制器，系统的实时性好，可靠性高，、选用先进的控制器，系统的实时性好，可靠性高，数据处理速度快。数据

16、处理速度快。2 2、可扩展性强，便于系统的扩展及管理网络的发展。、可扩展性强，便于系统的扩展及管理网络的发展。3 3、维护方便，运行费用低。系统扩展方便，可随时增、维护方便，运行费用低。系统扩展方便，可随时增加节点。本系统可根据生产需要随时增加控制接点，加节点。本系统可根据生产需要随时增加控制接点，控制器和网络可靠性高，维护工作量小。控制器和网络可靠性高，维护工作量小。4 4、总结各矿中央泵房集控系统的经验教训，特别采取、总结各矿中央泵房集控系统的经验教训，特别采取了增加设备可靠性的措施。系统投入运行时，了增加设备可靠性的措施。系统投入运行时，PLCPLC对对软起动装置、高压防爆开关状态进行扫

17、描分析，运软起动装置、高压防爆开关状态进行扫描分析，运行过程中对传感器监控，故障时报警。行过程中对传感器监控，故障时报警。 5 5、根据水位控制原则，自动实现水泵的轮换工作，、根据水位控制原则，自动实现水泵的轮换工作，大大延长了水泵的寿命；大大延长了水泵的寿命；6 6、该监控装置可根据电网负荷信息，以、该监控装置可根据电网负荷信息，以“移峰填谷移峰填谷”原则确定开、停水泵时间，从而提高了矿井的电网质原则确定开、停水泵时间，从而提高了矿井的电网质量；本监控装置采用超声水位计连续检测水仓水位，量；本监控装置采用超声水位计连续检测水仓水位，超声水位计输出超声水位计输出4 420mA20mA信号送信号

18、送PLCPLC，PLCPLC经运算判别，经运算判别，自动开停水泵。在正常水位时，各台泵能自动轮换工自动开停水泵。在正常水位时，各台泵能自动轮换工作，在危险水位时，自动投入必要数量的水泵运行，作，在危险水位时，自动投入必要数量的水泵运行，并自动控制相应管路上的阀门。系统以水仓水位为主，并自动控制相应管路上的阀门。系统以水仓水位为主，结合分时计费和结合分时计费和“移峰填谷移峰填谷”原则，确定开停水泵时原则，确定开停水泵时间，从而达到节能、节耗目的。间，从而达到节能、节耗目的。系统设备及组成：系统设备及组成：水泵房监控装置包括水泵房监控装置包括PLCPLC控制箱、井底集中操作台、控制箱、井底集中操作

19、台、LEDLED模拟显示屏、就地控制箱和外围传感器，地面上位模拟显示屏、就地控制箱和外围传感器，地面上位工控机等五部分。工控机等五部分。1 1、PLCPLC控制箱主要由可编程控制器、信号变送器、中间控制箱主要由可编程控制器、信号变送器、中间继电器等组成，主要完成对信号的变换、放大，并继电器等组成，主要完成对信号的变换、放大，并由由PLCPLC运算、判断发出各种控制信号，监控水泵的运运算、判断发出各种控制信号，监控水泵的运行工况。行工况。2 2、井底集中操作台、井底集中操作台 由指示灯、按钮、触摸屏等组成，由指示灯、按钮、触摸屏等组成，完成整套系统的控制与监视。完成整套系统的控制与监视。3 3、

20、LEDLED模拟显示屏，显示系统主要设备的各个工况。模拟显示屏，显示系统主要设备的各个工况。4 4、就地控制箱主要由按钮、指示灯等组成；、就地控制箱主要由按钮、指示灯等组成；5 5、传感器包括超声水位计、流量传感器、闸门位置行、传感器包括超声水位计、流量传感器、闸门位置行程开关、闸门过转矩行程开关、电机电流，传感器程开关、闸门过转矩行程开关、电机电流，传感器等组成。等组成。矿井主排水泵矿井主排水泵PLCPLC自动化控制系统自动化控制系统配置图配置图控制层设备层管理层DPDP网络网络操作员站工程师站监控中心监控中心DPDP网络网络去调度室去调度室 井下井下2#2#控制分站控制分站 动力柜动力柜监

21、视器（电视墙）等离子屏或背投监视屏DPDP网络网络 动力柜动力柜 井下井下1#1#控制分站控制分站PLCPLC系统介绍系统介绍1 1、主控元件：、主控元件：西门子西门子 S7-300 S7-200S7-300 S7-2002 2、网络：、网络： PROFIBUSPROFIBUS 或或 以太网以太网3 3、组态软件：、组态软件：WINCCWINCC 设备主要技术参数设备主要技术参数 1、主电机型号为：Y450-4 630KW/6KV（3台） 2、水泵型号：MD280-65*7（3台）； 3、电动闸阀型号：Z941H-64 DN250 1.5KW/660V（9台） 4、配水闸阀型号：Z945T-2

22、.5 DN800 2.2KW/660V（3台） 5、采用真空泵吸水方式，真空泵型号：SZ-2 7.5 KW/660V（2台） 6、现场供电电压等级：高压6kV；低压660V。工程案例：龙口北皂海域泵房集控系统1、配电及拖动系统 两台软起动柜的高压AC6kV电源及2#、3#水泵起动柜和馈电柜用于13#主排水泵的供电。AC660V电源。 实现1#排水泵的一拖一软起动控制系统及2#、3#两台排水泵的一拖二软起动控制系统。 对9台电动闸阀、3台配水闸阀、5台电磁阀进行配电及控制，同时提供相应的配电设备。 高压软起动技术参数：AC6KV，额定电流：180A。 软起动设备必须设有完善的保护功能：过压、欠压、失压、过流、短路、过负荷、缺相、接地、功率元件过热和晶闸管短路、